JPH09507169A - Abrasive grains based on alpha-alumina - Google Patents

Abstract

Alpha alumina-based abrasive grain including aluminate platelets. The abrasive grain can be incorporated into abrasive articles such as bonded abrasives (e.g., grinding wheels), coated abrasives, and nonwoven abrasives.

Description

【発明の詳細な説明】 アルファ-アルミナをベースとした砥粒 （技術分野） 本発明は、アルミネート小板を含有するアルファ-アルミナをベースとした砥 粒に関する。上記砥粒は研磨物品、例えば結合研磨材（例えば、研削ホイール） 、被覆研磨材および不織研磨材に導入され得る。 （背景技術） 研磨粒子、砥粒またはグリットが研磨物品に何世紀もの間、使用されてきた。 今世紀では、一般的または通常の研磨粒子は溶融アルミナであった。一般に溶融 アルミナは、酸化アルミニウムの原料を溶融状態まで加熱し、その溶融材料を急 速に冷却し溶融アルミナを生成することにより得られる。次いで、その溶融アル ミナを粗砕および分級し、所望の粒度分布の研磨材料を得る。この分布は、結合 研磨材工業分野ではグリットサイズ、被覆研磨材工業分野ではグレードナンバー として公知である。 1980年初期に、新種の砥粒が市販された。これら砥粒は、溶融法よりむしろ、 焼結段階を含むゾルゲル法によって生成された。そのようなゾルゲル誘導砥粒は 、例えば米国特許第4,314,827号および同4,518,397号（リーセイザー(Leitheise r)等）に開示されている。リーセイザー(Leitheiser)等により開示されたゾルゲ ル法には：(1)アルミナ一水和物および少なくとも１種の変性前駆体から成る分 散体を調製する工程；(2)その分散体をゲル化する工程；(3)ゲル化分散体を乾燥 する工程；(4)乾燥ゲル化分散体を粗砕し、粒子を形成する工程；(5)粒子を焼成 する工程；および(6)その粒子を、例えば回転キルン内で焼結し、砥粒を生成す る工程；を含む。リーセイザー(Leitheiser)等は、急速焼結が好ましいことを示 している。 回転キルンが一般にゾルゲル誘導砥粒を焼結するのに適しているが、そのよう なキルンは、非常に微細または小さいサイズの砥粒（即ち、約30μm以下のサイ ズ の粒子）を焼結するのにはあまり適していない。回転キルン内で焼結するときは 、微細砥粒前駆体は焼結前にキルン排気装置に吸い込まれる傾向にある。また、 これら小粒子の内のあるものはキルン内壁および/または発熱体に堆積し、最後 にはそれらに接着（または焼結）する。そのような粒子のキルン内壁への堆積に より、望ましくない焼結キルン内の収縮(constriction)を引き起こす。更に、発 熱体への堆積により、比較的高価な発熱体の劣化および早期破損を引き起こす。 焼結微細砥粒を提供するこの問題の解決策としては、所望の砥粒よりかなり大 きな砥粒を焼結し、次いでその焼結粒子を粗砕し、より細かいサイズの砥粒を得 る方法である。 （発明の要旨） 本発明は、規定公称グレードの砥粒を提供し、その砥粒は微粒子から粗粒まで の粒度分布およびメジアン（即ち、上下に同数が存在する上記分布の中央値）粒 径40.以下（30.、25、20.、15および10.）μmを有し、規定公称グレードの砥粒 の少なくとも１部が、外側表面（即ち、砥粒の周囲表面）、外側領域、および内 側領域（即ち、砥粒の中心に隣接する領域）を有する多数の焼結、結晶性セラミ ック、アルファ-アルミナをベースとした砥粒であり、上記外側領域が外側表面 に隣接し、上記焼結、結晶性セラミック、アルファ-アルミナをベースの砥粒が ： (a)アルファ-アルミナ微結晶；および (b)アルファ-アルミナ微結晶間に分散されたアルミネート小板（好ましくは、 マグネトプランバイト小板） を含有し、外側領域が、内側領域の小板より大きな平均粒径を有する小板を含む 。 本発明の好ましい焼結砥粒の製造方法には： (a)未焼結砥粒前駆体を提供する工程； (b)焼結室の輪郭を表す内部表面を有する壁部であって、該内部表面が一般に 同一平面状に支持体面を含み、該壁部が、(i)該壁部および内部表面を貫通し、 未焼結砥粒前駆体を該焼結室内の該支持体面上に誘導する供給口、および(ii)該 壁部を貫通し、該焼結室から焼結砥粒を排出する排出口、 のそれぞれを有する壁部、 プッシング面を有するプッシャー板、 該支持体面から離れた該プッシャー板の第１位置、および該プッシャー板が該 第１位置から第２位置へ移動する間に該支持体面に沿って移動しながら該排出口 と隣接する該プッシング面の第２位置、の間の相対的移動を行う該キルン上に該 プッシャー板を搭載する手段、および 該プッシャー板を該第１位置から該第２位置へ移動する手段、 を含む非回転キルンから成る焼結装置を提供する工程； (c)該焼結室を約1000〜約1600℃（好ましくは、約1200〜約1500℃、より好ま しくは、約1350〜約1450℃）の範囲の温度に加熱すること； (d)ある量の該未焼結砥粒前駆体を、該供給口を通って該焼結室内の該支持体 面上に供給する工程； (e)該未焼結砥粒前駆体を、焼結砥粒を得るのに充分な温度および時間で、該 焼結室内で加熱する工程；および (f)該プッシャー板を該第１位置から第２位置へ移動し、該焼結砥粒を排出口 へ移動し、そして該焼結砥粒を該焼結室から排出する工程； から成る。 好ましくは、そのキルンは更に排出開口部を閉鎖するゲート、および板が排出開 口部を閉鎖する閉鎖位置とゲートが排出開口部から離れた開口位置との間で移動 するようにキルン上にゲートを搭載する手段を有する。 上記の好ましい方法は特に、30.、25、20.、15または10.μm以下の焼結砥粒を 得るのに適している。更に、焼結の間に収縮する未焼結砥粒前駆体は、焼結した 時に得られた焼結砥粒が所望の粒子サイズを有するようなサイズを有する。30. μm以下の粒子サイズを有する焼結砥粒を得るために、その未焼結砥粒前駆体は 好ましくは30.、25、20.、15または10.μm以下の粒子サイズを有する。 上記方法の(d)および(e)の間で、焼結室温度は好ましくは少なくとも±1000℃ の変動を有し（即ち、焼結室温度を±100℃の範囲内に保持する）、より好まし くは約±50℃以下、更により好ましくは約±25℃の変動を有する。更に(d)、(e) および(f)の間で、焼結室温度は好ましくは少なくとも±100℃、より好ましくは 約±50℃以下、更により好ましくは約±25℃の変動を有する。 上記好ましい方法に関して、プッシャー板を第１から第２位置に移動する前に 、その移動段階には更に連続した： (a)プッシャー板を第１位置から、第１位置および第２位置の間の第１中間位 置に移動する工程； (b)そのプッシャー板を第１中間位置から第１位置または第１位置に隣接する 第１帰還位置に戻す工程； (c)プッシャー板を第１帰還位置から、第１中間位置および第１位置の間の第 ２中間位置に移動する工程； (d)プッシャー板を第２中間位置から、第１位置または第１位置に隣接する第 ２帰還位置に戻す工程；を含むことが好ましい。 本発明のより好ましい方法では、プッシャー板を第１から第２位置に移動する 前に、その移動段階には更に連続した： (a)プッシャー板を第１位置から、第１位置および第２位置の間の第１中間位 置に移動する工程； (b)そのプッシャー板を第１中間位置から第１位置または第１位置に隣接する 第１帰還位置に戻す工程； (c)プッシャー板を第１帰還位置から、第１中間位置および第１位置の間の第 ２中間位置に移動する工程； (d)プッシャー板を第２中間位置から、第１位置または第１位置に隣接する第 ２帰還位置に戻す工程； (e)プッシャー板を第２帰還位置から、第１位置および第２中間位置の間の第 ３中間位置に移動する工程； (f)プッシャー板を第３中間位置から、第１位置または第１位置に隣接する第 ３帰還位置に戻す工程；を含む。 本明細書中で： 「アルファアルミナベースの砥粒」の語により、（焼結）砥粒が、元素の酸化 物をベースとして、Ａl₂Ｏ₃として計算して少なくとも50重量％のアルミナから 成り、アルミナ総量の少なくとも35重量％がアルファアルミナとして存在する砥 粒を表す。; 「アルミナベースの砥粒前駆体」の語により、焼結してアルファアルミナベー スの砥粒となり得る砥粒を表し； 「アルミナ原料(alumina source)」の語により、元の分散体または溶液内に存 在するアルミナタイプの出発原料（例えば、アルファアルミナまたはアルファア ルミナ前駆体(例えば、ベーマイト、転移性アルミナおよびアルミニウム塩(例え ば、蟻酸アルミニウムおよび酢酸アルミニウム))）を表し； 「砥粒前駆体」の語により、焼結されて焼結砥粒と成り得るけれども、多孔性 で含浸組成物で含浸し得る材料（好ましくは、乾燥アルミナベースの分散体また は溶液、または焼成した乾燥アルミナベースの分散体または溶液）を表し； 「未焼結砥粒前駆体」の語により、80.％以下（通常60.％以下）の理論的密度 を有し、焼結されて焼結砥粒となる、砥粒前駆体または部分的に焼結した砥粒前 駆体を表し； 「含浸組成物」の語により、砥粒前駆体内に含浸され得る、液状媒体（好まし くは、水、より好ましくは脱イオン水）および金属酸化物および/またはそれら の前駆体（通常は可溶性塩）から成る溶液または分散体（通常は溶液）を表し； 「砥粒」または「焼結砥粒」の語によって、理論的に少なくとも80％（好まし くは約90％以上、より好ましくは約93％以上、更により好ましくは約95％以上、 および、ある場合には約97％以上）の密度に焼結される未焼結砥粒前駆体を表し ； 「非回転キルン」の語により、ある軸の回りを回転する焼結室を有さないキル ンを表し； 「焼結外側表面として(as sintered outer surface)」により、その焼結法に 起因し（即ち、焼結中に露出した表面）、実質的に破壊表面のない、砥粒の外側 表面を表し； 「粒子サイズ」の語を、その最長粒子により定義し、どんな従来方法（例えば 、 サイズ約100μm以下の粒子用の粒子サイズ分析装置、例えばコウルター(Coulter )から市販の商品名「コウルター・カウンター(COULTER COUNTER)、TA3型」を用 いてもよい）によって測定してもよいことを表し； 「転移性アルミナ(transitional alumina)」の語により、アルファアルミナ（ 例えば、イータ、シータ、デルタ、キー、イオータ、カッパおよびガンマ形状の アルミナおよびそのような形状のどんな中間体の組合せ）への転移前に、アルミ ナを加熱し、水和水を除去した後に存在する結晶学的形状のアルミナも表し； 「成核剤」の語により、転移性アルミナのアルファアルミナ転移を促進する材 料を表し；および 「成核材料」の語により、成核剤またはその前駆体を表す。 その他の態様において、本発明の砥粒製造用焼結装置は、 焼結室の輪郭を表す内部表面を有する壁部であって、該内部表面が一般に同一平 面状に支持体面を含み、該壁部が、(i)該壁部および内部表面を貫通し、未焼結 砥粒前駆体を該焼結室内の該支持体面上に誘導する供給口、および(ii)該壁部を 貫通し、該焼結室から焼結砥粒を排出する排出口、 のそれぞれを有する壁部、 プッシング面を有するプッシャー板、 該支持体面から離れた該プッシャー板の第１位置、および該プッシャー板が該 第１位置から第２位置へ移動する間に該支持体面に沿って移動しながら該排出口 と隣接する該プッシング面の第２位置、の間の相対的移動を行う該キルン上に該 プッシャー板を搭載する手段、 該プッシャー板を該第１位置から該第２位置へ移動する手段；および 該焼結室を約1000〜約1600℃（好ましくは約1200〜約1500℃、より好ましくは 約1350〜約1450℃）の範囲の温度に加熱する手段； を含む非回転キルンから成って、 該供給口および該焼結室が、最初に25℃（他の態様では、50℃、100℃、200℃、 300℃または400℃以下）で未焼結粒子前駆材料を該焼結室へ移動し得るように配 列され、その初期温度（他の態様では、50℃、100℃、200℃、300℃または400℃ 以下）の供給口を通って該焼結室に入る該未焼結粒子前駆材料の表面を３秒以内 （好ましくは、２秒以内、およびより好ましくは１秒以内）に該焼結室温度にす るように配列されている（即ち、該供給口および該焼結室が、該未焼結粒子前駆 材料の表面が25℃から３秒以内に焼結装置温度になるように配列されている）焼 結装置を提供する。好ましくは、その排出口は、支持体表面を貫いて開いている 。好ましくは、そのキルンは更に排出口を閉鎖するゲート、および板が排出口を 閉鎖する閉鎖位置とゲートが排出口から離れた開口位置との間で移動するように キルン上にゲートを搭載する手段を有する。 アルミナベースの砥粒前駆体のより好ましい製造方法は： (a)液状媒体、アルミナ原料、および要すればアルミネート生成原料から成る 分散体または溶液を調製する工程； (b)その分散体または溶液を砥粒前駆体に加工する工程；から成る。 アルミナベースの砥粒前駆体のより好ましい製造方法は： (a)液状媒体およびアルミナ原料、および要すればアルミネート生成原料から 成る分散体または溶液を調製すること； (b)その分散体または溶液を乾燥し、乾燥固形物を得ること； (c)要すれば、その乾燥固形物を粒子に加工すること； (d)要すれば、その粒子を焼成し、砥粒前駆体を得ること；から成る。要すれ ば、酸化物変性材料および/または他の添加剤を、分散体または溶液内に含んで いてもよい。更に、要すれば、砥粒前駆体を、液状媒体および酸化物変性材料（ アルミネート生成原料を含む）および/または他の添加剤から成る含浸組成物に 含浸させてもよい。 アルミネート生成原料には、酸化イットリウム、酸化プラセオジム、酸化サマ リウム、酸化イッテルビウム、酸化ネオジム、酸化ランタン、酸化ガドリニウム 、酸化ジスプロシウム、酸化エルビウム、酸化ユウロピウム、それらの前駆体、 およびそれらの組合せを含む。他の有用な酸化物変性材料には、酸化鉄、酸化マ グネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化コバルト、酸化チタ ン、酸化ニッケル、二酸化ケイ素、酸化クロム、酸化カルシウム、酸化ストロン チウ ム、それらの前駆体、およびそれらの組合せを含む。好ましい酸化物変性材料に は、(a)マグネシウムの前駆体塩；および(b)セリウム、プラセオジム、サマリウ ム、イッテルビウム、ネオジム、イットリウム、ランタン、ガドリニウム、ジス プロシウム、エルビウムおよびそれらの組合せから成る群から選択される金属の 前駆体塩；の組合せがある。他の酸化物材料には、酸化ジルコニウム、酸化ハフ ニウム、それらの前駆体、およびそれらの組合せを含む。 本質的に成核材料を含まない、好ましい（焼成）砥粒前駆体を、液状媒体（好 ましくは脱イオン水）、アルミナ原料（好ましくはベーマイト）、および稀土類 酸化物またはそれらの前駆体（好ましくは硝酸塩）から作製する。好ましくは、 通常、所望の高密度化を行うのに、焼結の初期に急激な温度上昇を必要とする、 この砥粒前駆体を約1350℃〜約1400℃の範囲の温度で焼結する。 本発明の好ましい砥粒製造方法、および好ましい焼結装置の使用により、未焼 結砥粒前駆体を焼結温度まで非常に急速に上昇する有効および充分な方法が得ら れる。上記化合物のため、この急温度上昇により、砥粒のより高密度砥粒または アルミナ微結晶サイズの低減を可能とする。一般に、砥粒が高密度であるほど、 より硬質となる傾向があり、より良好な性能を有する砥粒となる。 好ましい砥粒焼結方法には（非回転）焼結装置を用いる。この焼結装置により 、例えば回転キルンの使用に関する様々な有用性を示し得る。その方法および焼 結装置を使用して、未焼結砥粒前駆体を急速に焼結温度に加熱し、より微細粒子 サイズに粉砕する後焼結粗砕または粒子粉砕方法の用いずに、30.μm以下、１μ m以下までもの粒子サイズを有する焼結砥粒を有効的に作製し得る。本発明の好 ましい砥粒は、粒子サイズ約１〜25μmを有する。 更に、その方法および装置の使用により、キルンの排気装置を通過して排出す るか、またはそれら自体を発熱体および/またはキルン内壁に焼結する微粒子の 量を低減し得る。 本明細書中に記載のように製造した砥粒を、数値限界内の各公称グレードに関 して粒度分布を規定する工業認可グレード標準規格に従って等級付けしてもよい 。そのような工業認可グレード標準規格には、アメリカン・ナショナル・スタン ダー ズ・インスティチュート(American National Standards Institute)(ANSI)標準 規格、フェデレーション・オブ・ユーロピアン・プロデューサーズ・オブ・アブ レッシブ・プロダクツ(Federation of European Producers of Abrasive Produc ts)(FEPA)標準規格、およびジャパニーズ・インダストリアル・スタンダード(Ja panese Industrial Standard)(JIS)標準規格のような公知のものを含む。 好ましくは、規定公称グレードの砥粒の少なくとも30体積％（好ましくは50. 、75または100.体積％）は、メジアン粒径10μm以内である（即ち、±10μm）（ または５μm）。他の態様では、各規定公称グレードは、好ましくは少なくとも1 5重量％（30.、50.、75または100.重量％）の規定アルファアルミナベースの砥 粒を含む。 規定公称グレードには更に規定アルファアルミナベースの砥粒以外の砥粒（例 えば、(褐色酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウムおよび白色酸化アルミ ニウムを含む)溶融酸化アルミニウム、ゾルゲル法により製造した他のセラミッ ク酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、炭化ケイ素、酸化クロム、溶融アルミナ ジルコニア、ダイヤモンド、セリア、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ざくろ石 、二ホウ化チタン、炭化チタン、およびそれらの組合せ）を含む。好ましくは、 その他の砥粒は、本発明の砥粒の平均粒径以下の平均粒径を有する。 （図面の簡単な説明） 図１は、本発明の砥粒製造用に有用な好ましい焼結装置の概略側面図である。 図２は、本発明の砥粒製造用に有用な焼結装置の概略断面図である。 図３は、本発明の砥粒製造用に有用な焼結装置の概略断面図である。 図４は、本発明に従って焼結した砥粒の外側表面の10,000倍の走査電子顕微鏡 写真である。 図５は、本発明の砥粒を導入した被覆研磨製品の断片の概略断面図である。 図６は、本発明の砥粒を導入した結合研磨製品の斜視図である。 図７は、本発明の砥粒を導入した不織研磨製品の断片の拡大概略図である。 図８は、本発明の砥粒製造用に有用な焼結装置の概略断面図である。 図９は、本発明の焼結装置の概略断面図である。 図１０は、本発明の焼結装置の概略断面図である。 未焼結砥粒前駆材料を、当業者に公知のものを含む多数の方法により製造して もよい。砥粒前駆材料の好ましい製造方法には、分散体ベースのゾルゲル法を含 み、アルミナ原料が好ましくは酸化アルミニウム一水和物（ベーマイト）または 溶液ベースのゾルゲル法であり、好ましくは転移アルミナ前駆体が炭酸アルミニ ウムまたは窒化アルミニウムである。 （第１の好ましいアルミナベースの分散体） 砥粒前駆体が誘導される好ましい分散体は、液状媒体およびアルファアルミナ 一水和物（ベーマイト）から成る。好適なベーマイトは例えば、独国ハンブルグ (Hamburg)のコンデア・ケミー(Condea Chemie)GMBHから商品名「ディスパーラル (DISPERAL)R」およびテキサス州ヒューストン(Houston)のビスタ・ケミカル(Vis ta Chemical)社から商品名「ディスパル(DISPAL)」で市販されている。これら市 販の酸化アルミニウム一水和物はα型であり、相対的に純粋であり（一水和物以 外の水和物相は相対的にほとんど含まない）、高表面積を有する。 有機または無機の様々な液状媒体を、その分散液として用いてもよい。好適な 液体には、水、アルコール類（典型的にはＣ₁〜Ｃ₆アルコール類）、ヘキサンお よびヘプタンを含む。主に便利で低価格であるため、一般に、水（最も好ましく は、脱イオン水）が好ましく、最も広く用いられる液状媒体である。 通常、上記分散体には脱イオン水少なくとも10重量％、好ましくは30〜80重量 ％を含む。 しゃく解剤(peptizing agent)を上記分散体に加えて、より安定なヒドロゾル またはコロイド分散体を生成してもよい。しゃく解剤として使用し得る一塩基酸 または酸化合物には、酢酸、塩酸、蟻酸および硝酸を含む。 脱泡剤の使用は、どちらかと言えば粉砕または撹拌の間に起こる発泡または起 泡を減少させるのに有用である。好適な脱泡剤には、くえん酸およびその塩を含 む。脱泡剤は通常、分散体または溶液内に存在する酸化アルミニウム（理論的酸 化物を基本として）の約１重量％に相当する量で用いる。 更に、その分散体には他の添加剤、例えば、有機バインダー（例えば、オハイ オ州アクロン(Akron)のユニオン・カーバイド(Union Carbide)から商品名「カル ボワックス(CARBOWAX)」で市販のポリエチレングリコール）および有機溶剤（例 えば、トルエンおよびヘキサン）を含んでいてもよい。所望の特性（例えば、加 工の容易さ、その固形分の改良した乾燥性、改良未処理強度および減少した発泡 ）が得られるように、これら材料の量を選択する。 その分散体の好適な混合方法には、ボールミル、振動ミル、磨細機(attrition milling)および/または高剪断混合（コロイドミル）を含む。高剪断混合は好ま しい混合方法である。 いくつかの場合には、その分散体は乾燥前にゲル化する。その分散体のpＨお よび分散体中のイオン濃度は、どれだけ速くその分散体がゲル化するかを決定す るのに重要である。通常、上記pＨは約1.5〜４の範囲内である。更に、変性酸化 物材料または他の添加剤の添加により、その分散体をゲル化してもよい。 （第２の好ましいアルミナベースの分散体） 他の好ましい分散体には、アルミナ材料、例えば、アルファアルミナ粒子、転 移アルミナ粒子、またはその両方を含む。 好ましいアルファアルミナ材料は、日本のスミトモ・ケミカル(Sumitomo Chem ical)から商品名「AMP-50」で市販されている。 第２の好ましいアルミナベースの分散体を作製するのに適した様々な転移アル ミナには、それらに限定されないが、キーアルミナ、ガンマアルミナ、イータア ルミナおよびそれらの組合せを含む。キーアルミナを含む好適な転移アルミナは 、例えば、オハイオ州クリーブランド(Cleveland)のアルカン(Alcan)社から商品 名「AA100W」で市販されている。 その分散体を生成するアルミナ材料粒子は、約0.5重量％以下が約２μm以上、 好ましくは約5.0重量％以下が約１μm以上（直径または最大粒径）である粒度分 布 を有する粉末材料から成ることが好ましい。好ましくは、その粒子サイズは少な くとも約75重量％が約0.7μm以下であり、より好ましくは99重量％が0.7μm以下 である。そのような粒子材料は通常、容易に分散体を形成するだけでなく、所望 の焼結製品に有用な前駆体を提供する。その好ましい範囲内の粒子サイズを市販 の材料により入手してもよく、または例えば、アルミナ原料の粗砕またはボール ミル（湿式または乾式）によって作製してもよい。 有機または無機の様々な液状媒体を分散液として用いてもよい。好適な液体に は、水、アルコール類（典型的にはＣ₁〜Ｃ₆アルコール類）、ヘキサンおよびヘ プタンを含む。主に便利で低価格であるため、一般に、水（最も好ましくは、脱 イオン水）が好ましく、最も広く用いられる液状媒体である。 一般に、液状媒体：粉末アルミナの比は、粉末材料の表面積に関係するので、 粒度分布に依存する。水を用いるなら、一般に約１:６（即ち、液状媒体：粉末 原材料）〜15:１の範囲内の重量比が、この範囲外の比も有用であるが、用いら れてもよい。続く乾燥の程度を最小にするために過剰の液体を使用しないことが 通常好ましい。しかし、十分に混合した分散体を、例えば、流し込み(pouring) 、サイホニング(siphoning)、ポンピングまたは押出しにより、容易に取り扱い または移動するのに十分な量の液体が必要である。 アルミナが比較的高表面積、例えば、約300m²/g（例えば、アルカン(Alcan)か ら商品名「AA100W」で市販）であるなら、約５:１〜10:１の範囲の水：粉末の重 量比が好ましい（約６:１〜９:１が最も好ましい）。しかし、もしそのアルミナ が比較的低表面積、例えば、約20m²/g（例えば、アルコア(Alcoa)から商品名「A 16」で市販）であるなら、約１:６〜２:１の範囲の重量比が好ましい。 好ましくは、その分散体の固形分含量を最大とし、その固形分(即ち、粒子)は 均一に分散している。好ましくは、分散体を乾燥した材料の孔径を最小とする。 更に、孔径分布ができるだけ狭いことが好ましい。 一般に、アルミナを分散した液状媒体および他の任意の添加剤を、均質スラリ ーまたは安定分散体を形成するまで混合する。本明細書中で時には「安定スリッ プ(stable slip)」の語で表す、この混合物は、一般にスラリーの固形分が目視 で見えず、約２時間静置することにより分離または沈降する（スラリー粘度によ るものと考えられている。）ものである。液状媒体中のアルミナ、分散助剤、お よび更なるどんな原材料および添加剤を十分に混合し；得られた分散体が均一で 個々のアルミナ(粉末)粒子がサイズおよび分布とも実質的に均一となるまで、そ の分散体内の粒子のサイズを小さくし、および/または解凝集(deagglomerating) することにより；安定分散体を作製してもよい。混合に適した方法には、ボール ミル、振動ミル、エアー撹拌機(air stirrer)、コウルズ(Coules)ディゾルバー 、磨砕(attrition milling)および/または高剪断混合（コロイドミル）を含む。 ペブル(Pebble)（例えば、ボール、振動、磨砕）ミル法は、アルミナ出発原料の サイズを容易に小さくし得るので、一般に最も好ましい。 この節で記述したように作製した分散体は、典型的にチキソトロープである。 本明細書中で用いる「チキソトロープ(thixotropic)」の語により、無荷重下で 粘性を有するが剪断（例えば、混合）時に低粘度を有するスラリーを表す。それ は一般に、容易に流れまたは撹拌し得るが、固形分が２時間以内に沈降しないほ ど粘度の高い白亜色または乳白色の液体から成る。本明細書中に記載の方法によ り作製した分散体またはスリップは一般に、ラテックス塗料のそれについてのコ ンシステンシーを有する。望ましくないつぶつぶのある(lumpy)または不均一混 合物は不十分な混合による傾向がある。 更に、分散助剤を用いて、分散体またはスラリーのコンシステンシーまたは安 定性を改良してもよい。分散助剤は沈降を防止または最小にするのを補助し、大 きな凝集体をこわすのを補助することによりスラリーの均一性を改善する傾向が ある。 好ましい分散助剤には、強酸（例えば、硝酸）および塩基（水酸化アンモニウ ム）、ポリアニオンポリマー、例えば、カルボキシレート機能性ポリマー（例え ば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸コポリマーおよびポリアクリル酸塩）およ び塩基性アルミニウム塩、例えば、塩基性塩化アルミニウムおよび塩基性硝酸ア ルミニウムを含む。好適なカルボキシレート機能性ポリマーは例えば、ウィスコ ンシン州レイシン(Racine)のジョンソン・ワックス(Johnson Wax)社から商品名 「ジ ョンクリル(JONCRYL)」；オハイオ州クリーブランド(Cleveland)のグッドリッチ (Goodrich)社から商品名「カルボポール(CARBOPOL)」；マサチューセッツ州ウィ ルミントン(Wilmington)のICIレジンズ(Resins)USから商品名「ノークリル(NOEC RYL)」；およびペンシルバニア州アレンタウン(Allentown)のエアー・プロダク ツ・アンド・ケミカルズ(Air Products and Chemicals)社から商品名「ビナック (VINAC)」；で市販されている。所望量の分散助剤は粒子の表面積に依存し、分 散すると考えられる。一般に、粒子サイズが増大すると、分散助剤の好ましい量 は増加する。 一般に、分散補助剤として強酸または塩基を用いる分散体のために、充分な分 散補助剤を用いて、それぞれ約６以下（好ましくは、約２〜３）または約８以上 （好ましくは、約８〜10）のpＨとする。 最も好ましい強酸分散剤は通常、硝酸である。分散剤として硝酸を用いる分散 体には好ましくは、その分散体の総固形分の約２〜15重量％の硝酸を含有する。 そのような分散体の安定性を、その分散体を熱処理、例えばそれをオートクレー ブで処理することにより、改善してもよい。 分散剤としてのポリマーまたは塩基性アルミニウム塩材料には好ましくは、そ の分散体の総固形分の約0.1〜約４重量％のそのような分散剤を含有する。 脱泡剤の使用は、どちらかと言えば粉砕または撹拌の間に起こる発泡または起 泡を減少させるのに有用である。好適な脱泡剤には、くえん酸およびその塩を含 む。脱泡剤は通常、分散体または溶液内に存在する酸化アルミニウム（理論的酸 化物を基本として）の約１重量％に相当する量で用いる。 更に、その分散体には他の添加剤、例えば、有機バインダー（例えば、オハイ オ州アクロン(Akron)のユニオン・カーバイド(Union Carbide)から商品名「カル ボワックス(CARBOWAX)」で市販のポリエチレングリコール）および有機溶剤（例 えば、トルエンおよびヘキサン）を含んでいてもよい。所望の特性（例えば、加 工の容易さ、その固形分の改良した乾燥性、改良未処理強度および減少した発泡 ）が得られるように、これら材料の量を選択する。 （好ましいアルミナ-、溶液-ベースのゾル） アルミナ-、溶液-ベースのゾルを、当業者間で公知である方法により調製して もよい。典型的な調製方法には、アルミニウムベースの塩または錯体を水に溶解 すること；またはアルミニウムベースの塩または錯体を含有する溶液を蒸留また は濃縮すること；を含む。好ましくは、溶液ベースのゾルには、約５〜約45重量 ％の範囲のアルファアルミナ前駆体を含有する。好ましくは、溶液ベースのゾル -ゲルには、可溶性アルミニウム塩または他の可溶性アルミニウムベースの錯体 を含有する。より好ましくは、溶液ベースのゾル-ゲルには以下のアルファアル ミナ前駆体：塩基性カルボン酸アルミニウム、塩基性硝酸アルミニウムおよび部 分加水分解アルミニウムアルコキシド：の内の少なくとも１種を含有する。 好ましい溶液ベースのゾルには、カルボン酸または硝酸の対イオンまたはそれ らの混合物を有する塩基性アルミニウム塩を含有するものを含む。 好ましいカルボン酸アルミニウムは一般式、Ａl(ＯＨ)_yＤ_3-yで表され、式中 、yは約１〜約２、好ましくは約１〜約1.5の範囲であってもよく；およびＤ（カ ルボン酸対イオン）は蟻酸、酢酸、プロピオン酸、蓚酸等、およびそれらの組合 せである。カルボン酸アルミニウムを、金属アルミニウムをカルボン酸溶液に温 浸する米国特許第3,957,598号に開示の方法；および金属アルミニウムを蟻酸お よび酢酸を含有する熱水溶液に溶解する米国特許第4,798,814号；を含む当業者 間で公知の方法により調製してもよい。 好ましい塩基性硝酸アルミニウムは一般式、Ａl(ＯＨ)₂(ＮＯ₃)_3-yで表され、 式中、zは約0.5〜約2.5の範囲である。塩基性硝酸アルミニウムの調製は当業者 間で公知であり、金属アルミニウムを硝酸溶液に温浸する米国特許第3,340,205 号および英国特許第1,139,258号に開示の方法を含む。塩基性硝酸アルミニウム を、硝酸アルミニウムを熱分解する米国特許第2,127,504号に開示の方法により 調製してもよい。 アルミニウム塩をアルファアルミナおよび/またはアルファアルミナ前駆体の 分散体に加えること；またはアルファアルミナおよび/またはアルファアルミナ 前駆体の分散体をアルミナ-、溶液-ベースのゾルと混合することによって；調製 した分散体から、砥粒前駆体を製造することは本発明の範囲内である。 （分散体または溶液の乾燥） 一般に、乾燥（脱液化(deliquifying)）前にその分散体または溶液内に取込ん だ空気またはガスの量を最小にするまたは低減することにより、起泡の確立を減 少する傾向がある。ガスの取込みが少ないことは一般に、あまり多孔性でない微 細構造と関連し、そのことが望ましい。例えば分散体または溶液を約130cmHg(25 psi)のオーダーまで減圧することにより、脱泡を行ってもよい。 乾燥を、如何なる従来の方法、好ましくは加熱によって行ってもよい。一度ア ルミナ分散体または溶液から充分に水を除去すれば、部分乾燥したプラスチック 素材を如何なる従来の方法、例えばプレス、モールドまたは押出しによって成形 してもよく、次いで注意深く乾燥し、所望の形状、例えばロッド、ピラミッド形 、ダイヤモンド形または円錐形にする（標題「任意の分散体または溶液の成形」 の以下の節を参照）。更に、不規則な形状の砥粒前駆体を、分散体または溶液を 乾燥容器のどんな都合のよいサイズ、例えばケーキ皿の形状物にでも単に堆積し 、通常、分散体または溶液の起泡温度以下の温度で乾燥することにより、都合よ く形成する。乾燥は、分散体または溶液を減圧することを含む、単に風乾または 当業者間で公知のどんな様々な他の脱水方法によって行い、分散体または溶液の 遊離水を除去し、固形分としてもよい。 乾燥を50〜200℃、好ましくは100〜150℃の範囲の温度の強制通風炉で行って もよい。この加熱をバッチ毎または連続的に行ってもよい。この乾燥段階では一 般に、分散体または溶液から液状媒体のかなりの部分を除去するが、一般に乾燥 固形分中に存在する少量の液状媒体の部分がなお残存していてもよい。 （任意の分散体または溶液の成形） 充分に濃縮または部分的に乾燥したものであるなら、乾燥前に、その分散体ま たは溶液を従来の方法、例えばプレス、モールド、被覆、押出し、打抜き(cutti ng)またはこれらのある組合せによって、粗粒前駆体形状に成形してもよい。そ れを、例えば押出しにより部分乾燥したスラリーのプラスチック素材を最初に作 製し、次いで得られたプラスチック素材を如何なる従来方法によってでも成形し 、 最後に乾燥し所望の形状、例えばロッド、ピラミッド形、ディスク、ダイヤモン ド形、三角形または円錐形にする。 砥粒前駆体をロッド形状にするなら、そのロッドのアスペクト比は少なくとも 約0.5:１、通常１:１、好ましくは少なくとも２:１、より好ましくは少なくとも ４:１、および最も好ましくは少なくとも５:１にすべきである。そのロッドの断 面は、円、方形、三角形、六面体等であってもよい。そのロッドを、例えば米国 特許第5,090,968号（ペロー(Pellow)）に開示の方法で作製してもよい。他の好 ましい形状には、三角形、方形、円または他の形態を有する薄型体がある。その ような薄型研磨剤は、表面および裏面を有し、両面は実質的に同一形態を有する 。両面は粒子の厚さにより分離されている。そのような砥粒の最短面の長さ：そ の厚さの比は、少なくとも１:１、好ましくは少なくとも２:１、より好ましくは 少なくとも５:１、および最も好ましくは少なくとも６:１である。そのような薄 型砥粒の製造方法が、米国特許第5,201,916号（バーグ(Berg)等）に開示されて いる。 （乾燥固形分の乾燥固形粒子への加工） 乾燥固形分は通常、粗砕により乾燥固形粒子に加工する。乾燥固形分を粗砕す る方法は、焼結高密度化砥粒に比較して、非常に容易であり、必要エネルギーが かなり少なくすむ。この粗砕段階を、ハンマーミル、ロール粗砕またはボールミ ルのようなどんな適する方法によって行い、乾燥固形粒子を作製してもよい。そ の固形分を粉砕するのにどんな方法を用いてもよく、「粗砕(crushing)」の語に より、そのような方法のすべてを含むことを表す。その乾燥固形分を所望の寸法 および形状に成形するなら、次に成形工程間に加工を行う。従って、成形砥粒前 駆体は乾燥後に、乾燥固形粒子を既に成形しているので、粗砕の必要ない。 （焼成） 要すれば、その乾燥固形粒子を焼成してもよい。通常、焼結前にその乾燥材料 を焼成する。焼成中に、約400〜約1200℃（好ましくは、約500〜約800℃）の範 囲の温度に加熱することにより、必ず揮発物および有機添加剤のすべてを前駆体 から除去する。遊離水および好ましくはどんな結合揮発物の90重量％を除去する まで、材料をこの温度範囲に保持する。焼成を、任意の含浸段階の前後または両 方に行ってもよい。一般に、好ましい処理には、焼結直前の、または焼結前の最 後の段階としての焼成を含む。 （酸化物変性材料、成核剤、および、分散体または溶液への他の添加剤） 酸化物変性材料、成核剤および他の添加剤を、分散体または溶液に添加しても 、および/または、砥粒前駆体（即ち、乾燥または焼成した分散体または溶液） に含浸してもよい。 酸化物変性材料を、例えばアルミナベースの分散体または溶液に導入すること により、砥粒前駆体内に含んでいてもよい。そのような導入には、その変性剤ま たは添加剤の粒子またはゾルを直接、分散体または溶液に加えることを含む。好 ましくは、そのような粒子またはそのゾルで作製した粒子は、平均粒径１μm以 下を有する。酸化物変性剤の好適な前駆体および他の酸化物添加剤には、含水体 (hydrous form)または塩を含む。硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩および塩化物類を含む 様々なそのような前駆体を用いてもよい。 好ましくは、焼結砥粒が約15重量％以下（より好ましくは、約10重量％以下、 更により好ましくは約１〜約８重量％の範囲内）の鉄、マグネシウム、マンガン 、亜鉛、コバルト、チタン、ニッケル、イットリウム、プラセオジム、サマリウ ム、イッテルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、ジスプロシウム、エ ルビウム、セリウム、ユウロピウム、カルシウム、ストロンチウム、ジルコニウ ム、ハフニウム、クロム、ケイ素、およびそれらの組合せ（それぞれＦe₂Ｏ₃、 ＭgＯ、ＭnＯ、ＺnＯ、ＣoＯ、ＴiＯ₂、ＮiＯ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｐr₂Ｏ₃、Ｓm₂Ｏ₃、Ｙb₂ Ｏ₃、Ｎd₂Ｏ₃、Ｌa₂Ｏ₃、Ｇd₂Ｏ₃、Ｄy₂Ｏ₃、Ｅr₂Ｏ₃、Ｃe₂Ｏ₃、Ｅu₂Ｏ₃、Ｃa Ｏ、ＳrＯ、Ｚr₂Ｏ₃、ＨfＯ₂、Ｃr₂Ｏ₃、およびＳiＯ₂としての理論的酸化物を 基礎として計算した）の内の１種以上の酸化物を有するのに充分な量の酸化物変 性材料および/または酸化物添加剤を砥粒前駆体に導入する。 分散溶液に添加するのに適するセリアゾルが、例えば国際公開第WO94/07970号 を有する国際特許出願第PCT/US93/08987に開示されている。 金属酸化物および/またはシリカをアルミナと反応して、反応生成物を生成し てもよく、またはその金属酸化物が金属酸化物のまま残留してもよい。ジルコニ アおよびハフニアはアルミナと反応しないが、例えばコバルト、ニッケル、亜鉛 およびマグネシウムの酸化物がアルミナと反応してスピネルを生成する。 更に、ジスプロシウムおよびガドリニウムとアルミナの反応生成物の酸化物は 、一般にざくろ石である。プラセオジム、イッテルビウム、エルビウムおよびサ マリウムとアルミナの反応生成物の酸化物は一般にざくろ石を含み得る灰チタン 石(perovskite)である。イットリアはアルミナと反応して、ざくろ石構造、Ｙ₃ Ａl₅Ｏ₁₂を形成する。 ある稀土類酸化物および二価金属カチオンは、焼結時に、アルミナと反応して 、式：ＬnＭＡl₁₁Ｏ₁₉（式中、Ｌnはランタン系列稀土類元素、例えばＬa³⁺、Ｎ d³⁺、Ｃe³⁺、Ｐr³⁺、Ｓm³⁺、Ｇd³⁺またはＥu³⁺；および、Ｍは二価金属カチオン 、例えばＭg²⁺、Ｍn²⁺、Ｚn²⁺、Ｎi²⁺またはＣo²⁺）の構造を有する六方晶稀土 類アルミネートを生成する。 そのような六方晶稀土類アルミネートは、通常、マグネトプランバイトとして 表される。マグネトプランバイトは一般に、得られた焼結材料の微細構造内の小 板として形成される。これら小板は通常、約0.5〜３μmの長さおよび約0.05〜0. 1μmの厚さを有する。そのような小板は通常、改良強靭性のような特性と関連す る。一般に、得られた焼結砥粒にマグネトプランバイトを提供する、理論量を基 礎として、少なくとも約１％（好ましくは、約３％〜約５％）の反応物の提供が 好ましい。 焼結の間に生成し得る他の六方晶稀土類アルミネートは以下の式：Ｃa_1-xＬn_x Ａl_12-xＯ_19-x（式中、Ｌnはランタン系列稀土類元素、例えばＬa³⁺、Ｎd³⁺、Ｃ e³⁺、Ｐr³⁺、Ｓm³⁺、Ｇd³⁺またはＥu³⁺；および、xは０〜１の範囲であってもよ い。） 好ましい態様では、その砥粒の外側領域の小板のサイズは、砥粒の内側領域の 小板より平均で大きい。 アルファアルミナ前駆体を含む分散体または溶液に対して、成核材料（例えば 、アルファ酸化鉄、酸化クロム、それらの前駆体、およびアルファアルミナ）を 加えてもよい。 その分散体に加えてもよく、および/または砥粒前駆体に含浸してもよい他の 補助剤または変性剤には、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化ハフニウム、そ れらの前駆体、およびそれらの組合せが挙げられる。例えば、得られるセラミッ クの硬度を増大するため；得られるセラミックの強靭性を増大するため；得られ るセラミックの密度を増大するため；および/または結晶構造（従って、研削性 能）を改良するため；そのような材料を得られる焼結セラミック砥粒に導入して もよい。 分散体または溶液に添加するのに適するジルコニアゾルが、例えば国際公開第 WO94/07809号を有する国際特許出願第PCT/US93/08988に開示されている。 その補助剤または変性剤の好適な前駆体には、含水体(hydrous form)または塩 を含む。硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩および塩化物類を含む様々なそのような前駆体 を用いてもよい。 砥粒前駆体の作製に関する更なる詳細については、米国特許第4,314,827号（ リーセイザー(Leitheiser)等）、同4,770,671号（モンロー(Monroe)等）、同4,7 44,802号（シュワベル(Schwabel)）および同4,881,951号（ウッド(Wood)等）、 および国際特許出願第PCT/US93/08987（国際公開第WO94/07970号）、同PCT/US93 /08988（国際公開第WO94/07809号）および同PCT/US93/08986（国際公開第WO94/0 7969号）に開示されている。 成核材料の使用に関する更なる詳細については、米国特許第4,623,364号（コ ットリンガー(Cottringer)等）、同4,744,802号（シュワベル(Schwabel)）、同4 ,964,883号（モーリス(Morris)等）、同5,139,978号（ウッド(Wood)）および同5 ,219,806号（ウッド(Wood)）に開示されている。 （酸化物変性材料、成核材料および任意の補助剤または変性剤を有する砥粒前駆 体の含浸および表面被覆） 酸化物変性剤および任意の補助剤または変性剤（前述のような）を乾燥後、通 常は焼成の追従段階後に、粗粒材料に導入してもよい。例えば、様々な金属酸化 物の前駆体を、砥粒前駆体への含浸により、導入してもよい。例えば、ベーマイ トから誘導した焼成材料は、通常、半径約30〜40オングストロームの気孔を含む 。この含浸を、例えば金属酸化物前駆体（例えば、塩類）を含む液状溶液を砥粒 前駆材料と混合することにより、行ってもよい。一般に、溶解した金属酸化物前 駆体を有する液状キャリアー約15ミリリットル以上を、各100gの砥粒前駆材料と 混合する。溶解した金属酸化物前駆体を有する液状キャリアーの好ましい容量は 、砥粒前駆材料の気孔容積に依存する。砥粒前駆材料100g当たりの溶解した金属 酸化物前駆体を有する液状キャリアーの好ましい比は、通常、100g当たり15〜70 ミリリットルの範囲である。好ましくは、溶解酸化物前駆材料のすべては砥粒前 駆材料に含浸する。一般に、この方法を用いて、変性剤前駆体を粗粒に導入する とき、その変性剤は砥粒の外側部に優先的に分配される。多くの場合、不溶性変 性剤または変性剤前駆体を初期に作製した分散体に混ぜ合わせることにより、よ り均一な分布となり得る。 例えば、用いる液状媒体が粗粒材料を溶解または軟化しないなら、粗砕後、含 浸物をその分散体または溶液から直接乾燥粗粒に導入してもよい。例えば、その 分散体または溶液に用いる液状媒体が水であるなら、非極性有機溶剤を乾燥粗粒 の含浸用含浸溶液の液状媒体として用いてもよい。更に、特に粗粒材料をその含 浸前に焼成するなら、水を好ましくはキャリアーとして用いる。 多孔性砥粒前駆体の含浸に関する更なる詳細について、米国特許第5,164,348 号（ウッド(Wood)）に開示されている。 含浸後、その粒子が焼成機の供給管に凝集または接着しないように含浸粒子を 乾燥する。ある場合には、この乾燥段階が必要である。次いで、その粒子を焼成 し、結合揮発性材料を除去する。焼成は通常、約400〜約1200℃、好ましくは約5 00〜約800℃の範囲の温度で行う。この焼成条件は本質的に前述の標題「焼成」 の節に記載している。それは本発明の範囲内であるが、第１および第２焼成処理 条件は異なる。 更に、１つ以上の含浸段階を用いることは、本発明の範囲内である。多数の含 浸段階により、気孔構造内の含浸溶液内に運ばれる金属酸化物の濃度を増加し得 る。後の含浸溶液は、異なる固形分濃度および/または異なる材料の組合せを有 してもよい。例えば、第１の溶液はある金属塩を含有していてもよく、第２の溶 液は異なるものを含有していてもよい。含浸に関する更なる情報が、米国特許第 5,139,978号（ウッド(Wood)）に開示されている。 更に、例えばベーマイトのようなアルミナ前駆体、可溶性アルミニウム塩（例 えば、塩基性炭酸アルミニウム、塩基性硝酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニ ウム、部分的に加水分解したアルミニウムアルコキシド、およびそれらの組合せ ）、およびそれらの組合せをその砥粒前駆体に含浸してもよい。 無機粒子を含浸溶液に導入し、含浸分散体を提供することも本発明の範囲内で ある。そのような無機粒子は約20μm以下、通常は約10μm以下、好ましくは約５ μm以下のサイズであり、約１μm以下であってもよい。含浸の間に、大き過ぎて 焼成砥粒前駆体の気孔内に浸透できない無機粒子は、砥粒前駆体表面上に残留す る。焼成の間に、これら無機粒子は自発的に、表面積を増加する砥粒の表面に接 着する。この方法および得られた被膜は更に、米国特許第5,213,951号（セリッ カヤ(Celikkaya)等）に開示されている。 本発明に従って砥粒上に表面被膜を作製する他の方法は、より大きな無機突起 素材（通常、約25μm以下のサイズ）をより大きな乾燥砥粒前駆体粒子または焼 成砥粒前駆体粒子に接触させることである。次いで、焼結の間に、小さい無機突 起素材を自発的にその砥粒の表面に接着する。このプロセスおよび得られた砥粒 は更に、米国特許第5,011,508号（ウァルド(Wald)等）に開示されている。 （焼結装置） 本発明の砥粒製造用の好ましい焼結装置の概略図を図１に示した。焼結装置10 には、砥粒前駆体（図示せず）をキルン17内に誘導する供給装置11を含む。供給 装置11には、ホッパー12およびフィーダー13を含む。横送手段14により、砥粒前 駆材料をフィーダー13からトラフ15内およびトラフ15を通過して搬送する。砥粒 前駆体をトラフ15を通過してホッパー12に搬送し、次いで供給管16に誘導し、更 にキルン17へ誘導する。砥粒前駆体は（図２および図３に示した）焼結室19内に 収集される。好ましくは、プッシャー板18は選択した間隔で砥粒前駆体の大部分 またはマウンド(mound)を平坦に押す。焼結後、プッシャー板18により（図３に 示した）排出管21を通して、焼結砥粒をキルン17外へ押し出す。次いで、焼結砥 粒を収集ホッパー22に収集する。従来の排気装置31により、焼結装置から逃散す るキルン排気ガスおよび微粒子を除去する。 砥粒前駆体を直接または手で直接、キルンに供給してもよいが、供給装置（通 常、フィーダー、ホッパーおよび/または横送手段）が好ましい。好ましくは、 その供給装置は自動供給が可能であり、通常、未焼結砥粒前駆体のキルンまたは 焼結室への均一供給が可能である。 好適な横送手段には、そのような用途の当業者間で公知のどんな手段、例えば コンベヤー、オーガー、スクリューフィーダーまたは振動フィーダーも含む。そ の横送手段は好ましくは、砥粒前駆体の焼結室への均一な予め決めておいた流れ を補助する。更に、確実に焼結した製品を提供するのを補助するために、均一な 予め決めておいた量の砥粒前駆体を焼結室に供給することが好ましい。例えば、 スコップを用いたコンベヤーを使用して、選択した間隔で予め決めておいた量の 未焼結砥粒前駆体を供給してもよい。 供給装置11にはフィーダーおよびホッパーを含むことを示したが、フィーダー だけから成る供給装置を使用することは本発明の範囲内である。更に、砥粒前駆 体を、どんな従来の手段、例えば重力供給、振動供給、ポンプ供給、空気輸送お よびダンプ(dump)供給（即ち、ダンプ弁を用いたフィーダー）によっても、ホッ パーに連続またはバッチ供給してもよい。 好適なフィーダーまたは供給装置は市販されている。例えば、好ましい供給装 置は、ミネソタ州セントポール(St.Paul)のテクネティクス・インダストリーズ( Technetics Industries)社から商品名「テクウェイ・ボリューメトリック・フィ ーダー(TECWEIGH VOLUMETRIC FEEDER」で市販されている。最も好ましいフィー ダ ー、ホッパーまたは供給装置の特性は、例えば焼結装置の他の部品の特性、焼結 時間および温度、砥粒前駆体組成および所望の押出量に依存する。 フィーダーの選択に考えられる特徴には、テーパー付きまたは一直線のフィー ダー内壁、フィーダー容量、フィーダー流量、フィーダーに蓋が付いているかど うかが挙げられる。最後のものはフィーダー内の望ましくない汚染および細粒砥 粒前駆体の逃散を減ずる。フィーダーを通過する材料を流れ易くするために、内 壁は通常テーパー付きである。 更に、そのフィーダーは好ましくは撹拌および掻取り用の多数の可動羽根を有 し、それは連続的または一定間隔で砥粒前駆体を撹拌し、ホッパーの内壁を掻取 り、付着したどんな前駆材料も掻取り、そして材料のホッパーから横送手段への 連続的に流れるのを補助する。砥粒前駆体と接触しないように配置したモーター によって制御し得る撹拌および掻取り用の可動羽根の回転速度は、砥粒前駆体の 所望の供給速度に依存する。 ホッパーは、そのような用途の当業者間で公知の、底部および側壁またはバッ グにより限定されるホッパーを含む、どんな好適なホッパーであってもよい。 好ましいホッパーは４つのテーパー付き内壁を有し、それは吐出の出発する方 向に内側へ先細りし、砥粒前駆体のホッパーから供給管への流れを増加および容 易にする。テーパー付き内壁を用いることにより、砥粒前駆体のホッパー内壁へ の付着も低減する傾向にある。 供給装置の部品は、それらの用いられる環境に適する材料製である。例えば、 その構造部材および内壁は好ましくは、冷間圧延鋼、亜鉛メッキ鋼またはステン レス鋼のような金属である。撹拌および掻取り用の可動羽根は好ましくは鋼ステ ンレス鋼である。 更に、そのフィーダーの内壁（即ち、砥粒前駆体に露出する壁面）を好ましく は、強靭なポリマー材料（例えば、ポリウレタン、ビニルまたはポリエステル） を用いてライニングまたは被覆を施し、砥粒前駆体の流れを援助し、そして砥粒 前駆体の壁面への付着を減ずる。横送手段（例えば、オーガーまたはスクリュー フィーダー）の重要な機能は、砥粒前駆体のキルンへの均一および確実な流れを 提供することである。横送手段の長さは好ましくは、その砥粒前駆体の供給源が 枯渇するなら（即ち、砥粒前駆体なし）、供給装置への熱損失を回避するのに充 分なキルンおよび供給装置間の距離があることである。 通常、外部モーターにより動力を供給する横送手段は好ましくは、螺旋状ピッ チを押出しながら回転する中実のシリンダーロッドから成るオーガーである。そ のピッチの寸法および角度は、砥粒前駆体の流量に影響する。更に、オーガーの 寸法は通常、供給装置内に蓄積する過熱を制限または防止するように選択される 。そのオーガーは、キルンと比較的緊密であるために、耐久性のある耐熱材料、 例えばステンレス鋼製である。 供給トラフの寸法は、例えば砥粒前駆体のキルンへの供給速度および焼結室の 大きさに依存する。キルンと比較的緊密であるため、供給トラフは耐久性のある 耐熱材料、例えばステンレス鋼製である。 乾燥剤または焼成剤を出し、キルン内に直接供給するまたは供給装置に入る未 焼結砥粒前駆体を有することは本発明の範囲内である。 砥粒前駆体を好ましくは供給トラフ15からホッパー12を通って供給管16へ重力 供給する。図１では、供給管16をカラー29によりホッパー12に連結している。供 給管16をキルン内に、供給管16およびキルンの間の極小の間隙を有して（好まし くは間隙なしに）突き出す。そのような間隙の存在により、その中への砥粒前駆 体の望ましくない生成および焼結室からの熱の逃散を起こす傾向にある。 その供給管は耐熱材料、例えばムル石、アルミナ、炭化ケイ素またはシリカ製 である。砥粒前駆体の流量に影響を与えるその供給管の内径は、通常約1.5cm以 上、好ましくは約２cm以上である。更に、供給管長さは少なくとも約38cm(15イ ンチ)、より好ましくは少なくとも約45.5cm(18インチ)である。供給管を好まし くは、過剰の熱をキルンから横送手段、フィーダーまたはホッパーに伝達するの を極少にするように配置する。 １本以上の供給管を使用してもよいが、焼結室からの熱損失を最少にするため に、そして供給管内の目詰りを最少にするために、１本の供給管が一般的には好 ましい。１本以上の供給管を用いるなら、付加的供給管を通常は単一供給トラフ から供給する。 図２および３では、焼結室19には、内壁35A、35B、35Cおよび35D、天井32およ び床33を含む。天井32は供給管16が通り抜ける開口部37を有する。砥粒前駆体を 床33上の焼結室19に供給する。焼結室を形成するその内壁、天井および床は、キ ルンの使用温度に耐え得る好適な従来の耐火性材料製である。それらは好ましく は炭化ケイ素製である。 発熱体31A、31B、31Cおよび31D；および30A、30B、30Cおよび30Dをそれぞれ、 天井32上および床33下に配置する。更に、キルン17には耐火性材料41を含む。発 熱体の数および位置を選択し、迅速な均一な熱伝達を確実にするように配置する 。発熱体は電源によりパワーを供給され得る。好ましい熱源は電気である。好適 な電気的発熱体には従来のキルン用のセラミック業者間で公知のもの（例えば、 炭化ケイ素発熱体またはモリジシリサイド(molydisilicide)発熱体）が挙げられ る。更に、そのキルンを天然ガスバーナーで加熱してもよい。 好ましくは、焼結室に入る前駆材料は、少なくとも１本の発熱体付近（より好 ましくは２本の発熱体の間、更により好ましくは焼結室に入る未焼結材料の通路 (path)から等間隔の２本の発熱体の間）を通過し、迅速な加熱を補助する。 前駆材料を焼結室の天井を通過して入ることを示したが、その前駆材料を側壁 または床を通過して誘導することは本発明の範囲内である。例えば、前駆材料ピ ストンを用いて床を通過して誘導してもよい。 その発熱体は、適当な焼結温度の焼結室を提供するのに充分な温度で操作し、 それは通常1000〜1600℃（好ましくは約1200〜1500℃、より好ましくは約1350〜 1450℃）の範囲内である。焼結室を通常は壁を通過する熱損失を極少とするよう に設計する。好適なキルン耐火性材料は当業者間で公知であり、ミズーリ州メキ シコ(Mexico)のA.P.グリーン・レフラクトリーズ(Green Refractories)社から商 品名「G-20」「G-23」「R-8023」「R-8024」（それぞれ、54〜59重量％のＳiＯ₂ 、33〜40重量％のＡl₂Ｏ₃、１〜２重量％のＦe₂Ｏ₃、１〜２重量％のＮa₂Ｏ/Ｋ₂ Ｏの組成を有する）および「グリーンライト(GREENLITE)-28」で市販のものが挙 げられる。 砥粒前駆体を供給管16を通って焼結室19に供給し、それは通常、焼結温度また はその付近に加熱してある。その供給管、および従って砥粒前駆体は２本の隣接 する発熱体間を直接通過して床33上に達し、結果として、個々の砥粒前駆体粒子 の非常に迅速な加熱速度となる。砥粒前駆体の化合物に依存する得られた迅速焼 結は、非常に小さなアルファアルミナ微結晶を有する非常に緻密なセラミック体 となる。砥粒前駆体を焼結室19に供給し床33上に保持し、マウンド34を形成する 。マウンド34は一般的に望ましくない、なぜなら、それにより砥粒前駆体を不確 実または不均一な加熱となるからである。床33上の砥粒前駆体の均一性を改良す るため、プッシャー板18を動かしてマウンド34を平らにする。好ましくは、平ら にしたマウンド34の高さは、焼結後、1.4cm(0.5インチ)以下、より好ましくは１ cm(0.375インチ)および最も好ましくは0.7cm(0.25インチ)である。この比較的浅 いベッド高さにより、各未焼結砥粒前駆体への確実な熱伝達を行い、均一に焼結 した砥粒を確実に得る傾向がある。 砥粒前駆体を連続的に焼結室に供給してもよく、その結果砥粒前駆体の一部が プッシャー板18の上部に存在することになる。プッシャー板18は壁面35Dの開口 部43およびを44を通過する。プッシャー板18および開口部44間の距離は非常に小 さく、プッシャー板18の上部の残留砥粒前駆体がプッシャー板18がキルン17に出 て行く間に掻き落とす解体される。更に、砥粒前駆体を断続的に焼結室に供給し てもよい。 プッシャー板18を通常、油圧で動かす。ローラー45はプッシャー板18が弛むま たは反るのを防ぐ。焼結の間、プッシャー板18を好ましくは以下のように焼結室 19内に循環させる。そのサイクルの第１部では、プッシャー板18により砥粒前駆 体（および/または焼結砥粒）を距離ｘだけ押す。そのサイクルの第２部では、 プッシャー板18により砥粒前駆体（および/または焼結砥粒）を距離ｙだけ押し 、そして第３部では距離ｚだけ押す。距離ｘ、ｙおよびｚを点36から測定する。 選択される距離は焼結室の形状および送りおよび吐出の出発する位置に依存する 。更に、距離ｘは距離ｙより大きく、距離ｙは距離ｚより大きい。ある態様では 、例えば距離ｘ、ｙおよびｚはそれぞれ40.6cm、33cmおよび25cmである。 好ましくは、未焼結砥粒前駆体の供給はプッシャー板の動きと同時性を持たせ 、プッシャー板が、未焼結砥粒前駆体を供給する支持体表面の部分の上に位置す る時、前駆材料は焼結室内には供給されない。所定のサイクルのこれら個となる 部分で、秒オーダーの時間の遅れがある。そのサイクルの第３部の後、プッシャ ー板18を十分引っ込め、砥粒前駆体を、砥粒前駆体を焼結するのに充分な時間、 焼結室19内に残す。所望のレベルの焼結後、プッシャー板18を移動し、ゲート40 を開け、焼結砥粒を焼結室19から排出管21に排出する。１サイクル完了後、通常 は分オーダーの時間の遅れがあり、他のサイクルを開始する。これらサイクルに 関する時間を所定の焼結プロセスに対して決定し、およびそれは例えば、キルン の使用温度、所望の高密度化、所望の生産速度および砥粒前駆体の化合物の関数 である。95.2重量％のＡl₂Ｏ₃、1.2重量％のＬa₂Ｏ₃、1.2重量％のＮd₂Ｏ₃、1.2 重量％のＹ₂Ｏ₃および1.2重量％のＭgＯの理論的組成を有する砥粒の焼結に関し て、好ましい焼結温度は約1415℃であり、約3.4分間焼結する。 焼結装置の操作の前記の記載には焼結サイクルの３つの部分を含むが、サイク ルのそのような部分の１、２または３つ以上を使用することは本発明の範囲内で ある。 通常、油圧で動かすゲート40は、焼結室19からの熱損失を最小にする。そのゲ ートは耐熱性、耐火性材料、例えば炭化ケイ素から製造する。 プッシャー板は、それを使用する環境に適した材料から製造する。好ましくは 、プッシャー板は２つのセグメントから構成される。図３に関して、キルン17に 入る第１セグメント46は例えば、インコネル鋼のような金属製である。第２セグ メント47は例えば、ステンレス鋼製であってもよい。その２つのセグメントを例 えば、溶接によって接合してもよい。プッシャー板の厚さは焼結装置の特定パラ メータに依存するが、好ましくは約2.5cm(１インチ)である。 プッシャー板が単一プッシング面を有することを図２に示すが、その板は、焼 結室形状に依存するが、１つ以上のプッシング面を有してもよい。例えば、「Ｖ 」字型のプッシャー板は２つのプッシング面を有する。 図８、９および10に関して、特に運搬手段100、102および110はそれぞれ、焼 結粒子を研磨剤室から除去する代替手段である。図８に関して、焼結粒子を円筒 形体100の表面104に配置する。円筒形体100は軸105の回りを回転し、焼結粒子を 吐出開口部または排出管21に落とす。図９に関して、焼結粒子を円筒形体102の 楔型キャビティー106に入れる。円筒形体100は軸105の回りを回転し、焼結粒子 を吐出開口部または排出管21に落とす。図10に関して、焼結粒子を円筒形体110 の表面111、112、113または114上に置く。回転体110は軸115の回りを回転し、焼 結粒子を吐出開口部または排出管21に落とす。そのような運搬手段は、白金およ び白金/ロジウムを含む好適な耐火性材料製であってもよい。 （焼結） 未焼結砥粒前駆体を通常、約1000〜約1600℃（好ましくは約1200〜約1500℃、 より好ましくは約1300〜約1425℃）の範囲の温度で焼結する。 材料を焼結温度にさらすべき時間の長さは、未焼結砥粒前駆体の粒子サイズ、 未焼結砥粒前駆体の組成および焼結温度のようなファクターに依存して変化する が、一般に焼結は数秒〜約120分内に完了してもよく、および完了すべきである （通常、１〜10分間）。焼結時間が短く焼結温度が低ければ、一般に過剰粒子生 長を示し、好ましい微細構造が得られることが好ましい。 焼結は通常、酸化雰囲気内（通常、空気）、大気圧で行われる。しかし、焼結 装置を改良し、中性雰囲気または還元雰囲気でも可能とすることも本発明の範囲 内である。例えば、クロム成核材料を用いるなら、焼結雰囲気は好ましくは中性 または還元雰囲気である。 （焼結砥粒） 本発明の方法による砥粒は、約0.1〜約1500μm、通常約１〜約1000の範囲内の 粒子サイズである。本発明の方法による好ましい砥粒は30μm以下(１μm以下)の 粒子サイズである。 焼結砥粒をどんな従来の方法、例えば水分級、空気分級またはスクリーニング により、ある粒度分布に分級してもよい。破砕が一般に好ましいが、要すれば、 その砥粒を破砕し所望の粒子サイズにしてもよい。 本発明の方法によるある好ましい砥粒には、アルミナ、二価の金属酸化物およ び稀土類金属酸化物を含む。二価金属酸化物は、例えばマンガン、マグネシウム または酸化亜鉛類であってもよい。アルミナ、二価の金属酸化物および稀土類金 属酸化物は反応して、マグネトプランバイト相としても公知である六方晶稀土ア ルミネート、ＬnＭＡl₁₁Ｏ₁₉を形成し、式中、Ｍは二価の金属カチオンおよびＬ nは三価の金属イオン、例えばＬa、Ｎd、Ｃe、Ｐr、Ｓm、ＧdまたはＥuである。 この六方晶稀土アルミネートは砥粒には珍しい特性を有する。通常、過剰のアル ミナが存在するので、マグネトプランバイトおよび過剰のアルミナはアルファア ルミナを形成する。得られた微細構造にはアルファアルミナ微結晶から成り、こ れらアルファアルミナ微結晶間にはマグネトプランバイト小板(platelet)が存在 する。アルファアルミナ微結晶は典型的には１μm以下であり、一般には約0.1〜 0.4μmの範囲の大きさである。これらアルファアルミナ微結晶を集めることによ り、格子またはドメインを形成する。格子内の隣接するアルファアルミナ微結晶 は、低角度粒子境界を有する。その格子サイズは、隣接する格子間の高角度粒子 境界で約２〜５μmの範囲である。マグネトプランバイト小板は一般に、0.04〜0 .1μm、好ましくは0.04〜0.06μmの範囲の厚さを有する。 通常、砥粒の外側領域付近の小板直径は、砥粒の内側領域より大きい。中央領 域付近のそのような小板の長さが１μm以下であっても、例えば、砥粒の外側領 域付近の小板の長さは通常、約１μmより大きい。 本発明の他の好ましいアルファアルミナベースの砥粒は、焼結外側表面を有し 、および30μm以下の粒子サイズを有する。 焼結外側表面を有する砥粒の例として、10,000倍の走査電子顕微鏡写真を図４ に示す。 理論的酸化物を基準としたこの砥粒組成は、Ａl₂Ｏ₃95.2重量％、1.2重量％Ｌ a₂Ｏ₃1.2重量％、Ｎd₂Ｏ₃1.2重量％、Ｙ₂Ｏ₃1.2重量％およびＭgＯ1.2重量％を 有する。図４に示す砥粒に関して、アルファアルミナ微結晶50は隣接する微結晶 に関して不規則に配向している。アルファアルミナのいくつかの間にはマグネト プランバイト小板52が存在する。小板52は、長さ:幅の比が約３:１〜１:１の不 規則な形状を有するように見える。その小板の厚さは約0.1μmである。 （焼結砥粒上に被覆する添加剤） 焼結砥粒を処理し、表面被膜を提供してもよい。表面被膜が、研磨物品の砥粒 およびバインダー間の接着性を改善することは公知である。そのような表面被膜 は例えば、米国特許第5,011,508号（ワルド(Wald)等）、同1,910,444号（ニコル ソン(Nicholson)）、同3,041,156号（ロウズ(Rowse)等）、同5,009,675号（カン ツ(Kunz)等）、同4,997,461号（マークホッフ・マセニー(Markhoff-Matheny)等 ）、同5,213,951号（セリッカヤ(Celikkaya)等）、同5,085,671号（マーチン(Ma rtin)等）および同5,042,991号（カンツ(Kunz)等）に開示されている。更に、い くつかの場合には、その被覆添加剤は砥粒の摩耗特性を改善する。 （研磨物品） 本発明の方法による砥粒を研磨剤凝集物に使用してもよい。研磨剤凝集物は、 共に接着して造形素材を形成する１種類の砥粒から成る。研磨剤凝集物は更に、 例えば米国特許第4,311,489号（クレスナー(Kressner)）、同4,652,275号（ブル ーハー(Bloecher)等）および同4,799,939号（ブルーハー(Bloecher)等）に開示 されている。 本発明の方法による砥粒を研磨製品、例えば被覆研磨材、接着研磨材（研削ホ イール、カットオフホイール、研磨砥石を含む）、不織研磨材および研磨ブラシ に導入してもよい。通常、研磨製品または研磨物品および多数の砥粒には、バイ ンダー、およびバインダーにより研磨物品内に保持した砥粒を有する。更に、砥 粒を、スラリを用いるおよび化合物を研磨する（例えば、研磨）研磨材用途に使 用してもよい。 被覆研磨材は一般に、支持体、砥粒、および砥粒を支持体に保持する少なくと も１種のバインダーから成る。 被覆研磨製品の例を、図５に符号番号69で示した。それらに関して、支持体70 はメイク被膜71およびサイズ被膜78によって支持体70の主要表面に保持された砥 粒74を含有する研磨剤層72を有する。ある場合には、表示はないがスーパーサイ ズ(Supersize)被膜を用いてもよい。 支持体は、布、ポリマーフィルム、ファイバー、不織ウェブ、紙、それらの組 合せ、およびそれらを処理したものであってもよい。その支持体は、例えば米国 特許第5,316,812号（ストウト(Stout)等）に開示のように、強化熱可塑性支持体 であってもよい。そのバインダーは無機または有機バインダーであってもよい。 砥粒は被覆研磨材の１層または２層内に存在していてもよい。被覆研磨材の好ま しい製造方法が、米国特許第4,734,104号（ブロバーグ(Broberg)）および同4,73 7,163号（ラーキー(Larkey)）に開示されている。 その被覆研磨材支持体は裏面に取付手段を有し、得られた被覆研磨材を支持パ ッドまたはバックアップパッドに固定してもよい。この取付手段は、感圧接着剤 、またはフックおよびループ付属品用のメリヤス生地(loop fabric)であっても よい。更に、米国特許第5,201,101号（ロウザー(Rouser)等）に開示のような、 かみ合い(intermeshing)取付システムであってもよい。 研磨物品の裏面に、滑り止めまたは摩擦被膜を有していてもよい。そのような 被膜の例として、接着剤中に分散した無機粒子（例えば、炭酸カルシウムまたは 石英）が挙げられる。 接着研磨製品を通常、有機、金属製またはガラス化バインダーにより保持した 砥粒の造形素材により構成する。接着研磨材をホイール、例えばカットオフホイ ールを含む研削ホイールの形状、研削砥石の形状、または他の襲来の接着研磨材 形状としてもよい。その接着研磨材は好ましくは研削ホイールの形状である。図 ６には、ホイールに成形した砥粒80から成りハブ82上に搭載した研削ホイール79 を示す。研削ホイールの製造における更なる詳細に関して、例えば米国特許第4, 997,461号（マークホッフ・マセニー(Markhoff-Matheny)）に開示されている。 ガラス質バインダーを比較的低温(例えば、1100℃以下)または比較的高温(例え ば、1200℃以上)で燃焼してもよい。より少量が有用であるが、ガラス質バイン ダーを通常、20％フリット〜ほぼ100％フリットにより構成する。 不織研磨製品は通常、構造中に分布し、有機バインダーで接着した本発明の砥 粒を有する開口多孔性ロフティー(lofty)フィラメント構造を含む。フィラメン トの例として、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、およびポリアラミド繊維が 挙げられる。図６には、約100倍拡大の、典型的不織研磨物品の概略図を示した 。その物品には、砥粒92をバインダー94で接着した支持体としての繊維状マット 89を含む。不織研磨製品の製造における更なる詳細に関して、例えば米国特許第 2,958,593号（フーバー(Hoover)等）に開示されている。 研磨物品用バインダーは熱硬化性有機ポリマーであってもよい。２つの主な種 類の熱硬化性樹脂、縮合硬化性および付加重合樹脂がある。付加重合樹脂は、カ チオン機構またはフリーラジカル機構を通して重合し得る。用いるエネルギー源 およびバインダー前駆体化合物に依存して、硬化剤、開始剤または触媒が時には 重合を開始するのに好ましい。 典型的なバインダーの例には、フェノール樹脂、ユリアホルムアルデヒド樹脂 、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アクリレート化ウレタン類、アクリレート化 エポキシ類、エチレン不飽和化合物、アルファ、ベータ不飽和カルボニル側基を 有するアミノプラスト誘導体、少なくとも１つのアクリレート側基を有するイソ シアヌレート誘導体少なくとも１つのアクリレート側基を有するイソシアネート 誘 導体、ビニルエーテル類、エポキシ樹脂類、およびそれらの組合せを含む。 熱的特性、入手可能性および価格により、フェノール樹脂を研磨物品バインダ ーに広く用いる。２種のフェノール樹脂、レゾールおよびノボラックがある。レ ゾールフェノール樹脂は、ホルムアルデヒド:フェノールのモル比が１:１以上で あり、通常1.5：1.0〜3.0：1.0の範囲内である。ノボラック樹脂は、ホルムアル デヒド:フェノールのモル比が１：１以下である。 研磨物品および/または研磨剤バインダースラリーには、更に光学的添加剤、 例えば充填材（研削助剤を含む）、繊維、滑剤、湿潤剤、チキソトロープ材料、 界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤、カップリング剤、可塑剤および沈殿防止 剤を含有していてもよい。これら材料の量を選択し、所望の特性を得る。 有用な充填材の例として、金属炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム(白亜、方解 石、泥灰岩、トラバーチン、大理石および石灰石)、炭酸カルシウムマグネシウ ム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム）、シリカ（例えば、石英、ガラスビー ズ、ガラスバブルおよびガラス繊維）、ケイ酸類（例えば、タルク、クレー、( モンモリロナイト)長石、マイカ、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、 アルミノケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム）、 金属硫酸塩（例えば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ア ルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウム）、石膏、ひる石、木粉、アルミニウ ム三水和物、カーボンブラック、金属酸化物（例えば、酸化カルシウム(石灰)、 酸化アルミニウム、二酸化チタン）、および金属亜硫酸塩（例えば、亜硫酸カル シウム）が挙げられる。 充填材の語には、研磨工業分野で研削助剤として公知の材料を包含する。研削 助剤は、添加することにより研磨の化学的および物理的プロセスに重要な影響を 与え、性能を改善する粒子材料として定義される。研削助剤の化合物群の例とし て、ワックス類、有機ハロゲン化物、ハロゲン化物塩、硫黄および硫黄化合物、 および金属およびその合金が挙げられる。その有機ハロゲン化物は通常、研磨の 間に分解し、ハロゲン酸または気体ハロゲン化物を放出する。そのような材料の 例として、塩素化物、例えばテトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレン およびポリ塩化ビニルが挙げられる。ハロゲン化物塩の例として、塩化ナトリウ ム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロ ホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウ ムおよび塩化マグネシウムが挙げられる。金属の例として、錫、鉛、ビスマス、 コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄およびチタンが挙げられる。その他の研 削助剤として、硫黄、有機硫黄化合物、グラファイトおよび金属硫化物が挙げら れる。 帯電防止剤の例として、グラファイト、カーボンブラック、酸化バナジウムお よび保湿剤類が挙げられる。これら帯電防止剤は、米国特許第5,061,294号（ハ ーマー(Harmer)等）、同5,137,542号（ブキャナン(Buchanan)等）および同5,203 ,884号（ブキャナン(Buchanan)等）に開示されている。 カップリング剤は、バインダー前駆体および充填材粒子または砥粒の間に会合 ブリッジ(association bridge)を形成する。カップリング剤の例として、シラン 類、チタネート類およびジルコアルミネート類が挙げられる。前述の研磨物品は 、本発明の砥粒100％から成ってもよい。加えて、その研磨物品には本発明の砥 粒の従来の砥粒または希釈剤粒子の混合物を含有していてもよい。その研磨粒子 は少なくとも約８、より好ましくは約９のモース(Mohs')硬度を有することが好 ましい。 そのような研磨粒子の例として、溶融酸化アルミニウム（褐色酸化アルミニウ ム、熱処理酸化アルミニウムおよび白色酸化アルミニウム）、ゾルゲル法により 製造したセラミック酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、クロミア、アルミナ、 ジルコニア、ダイヤモンド、、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ざくろ石、、炭 化チタンおよびそれらの組合せが挙げられる。本発明の砥粒を希釈剤粒子（例え ば、大理石、石膏、石灰石、フリント、シリカ、ガラスバブル、ガラスビーズ、 酸化鉄、ケイ酸アルミニウムおよびガラス）と混合してもよい。本発明の砥粒を 研磨剤凝集体と組合せてもよい。研磨剤凝集体の例が米国特許第4,652,275号（ ブローカー(Bloecher)等）に開示されている。しかし、少なくとも15重量％、お よび好ましくは50〜100重量％の研磨製品の粒子は、本明細書中に記載の種類の も のであるべきである。 本発明の範囲および意図から逸脱することなく、本発明の様々な改良および変 更が当業者間で明らかであり、本発明は本明細書中に例示した態様に不当に限定 されるものではないと解されるべきである。Detailed Description of the Invention                   Abrasive grains based on alpha-alumina (Technical field)   The present invention is an alpha-alumina based abrasive containing aluminate platelets. Regarding grain. The abrasive grains are abrasive articles, such as bonded abrasives (eg, grinding wheels). , Coated abrasives and non-woven abrasives. (Background technology)   Abrasive particles, grains or grit have been used in abrasive articles for centuries. In this century, the common or normal abrasive particle was fused alumina. Generally melted Alumina heats the raw material of aluminum oxide to a molten state, and quenches the molten material. It is obtained by rapid cooling to produce fused alumina. Then the molten al Mina is crushed and classified to obtain an abrasive material having a desired particle size distribution. This distribution is combined Grit size in the abrasive industry, grade number in the coated abrasive industry Is known as.   In the early 1980s, a new type of abrasive grain was marketed. These abrasive grains, rather than the fusion method, It was produced by a sol-gel method including a sintering step. Such sol-gel derived abrasive grains , U.S. Pat. Nos. 4,314,827 and 4,518,397 (Leitheise r) etc.). Zorge disclosed by Leitheiser et al. The method consists of: (1) A component consisting of alumina monohydrate and at least one modified precursor. Step of preparing powder; (2) Step of gelling the dispersion; (3) Drying of gelled dispersion The step of: (4) crushing the dried gelled dispersion to form particles; (5) firing the particles And (6) sintering the particles in, for example, a rotary kiln to produce abrasive grains. The step of Leitheiser and others have shown that rapid sintering is preferred. doing.   While rotary kilns are generally suitable for sintering sol-gel derived abrasives, such A fine kiln is a very fine or small size abrasive grain (ie, a size of about 30 μm or less). Z Are not well suited for sintering). When sintering in a rotary kiln The fine abrasive grain precursor tends to be sucked into the kiln exhaust device before sintering. Also, Some of these small particles deposit on the inner walls of the kiln and / or heating elements, To adhere (or sinter) to them. For depositing such particles on the inner wall of the kiln More, it causes undesired constriction in the sintering kiln. In addition, Deposition on the heating element causes deterioration and premature failure of the relatively expensive heating element.   The solution to this problem of providing sintered fine abrasive is significantly larger than the desired abrasive. Sinter the fine abrasive grains and then crush the sintered particles to obtain finer-sized abrasive grains. Method. (Summary of the Invention)   The present invention provides a specified nominal grade of abrasive, which is fine to coarse. Particle size distribution and median (that is, the median of the above distribution with the same number above and below) Abrasive grains with a diameter of 40. or less (30., 25, 20., 15 and 10.) μm and a specified nominal grade Of the outer surface (ie, the peripheral surface of the abrasive grain), the outer region, and the inner Multiple sintered, crystalline ceramics with side regions (ie, regions adjacent to the center of the abrasive grain) , An alpha-alumina based abrasive grain with the outer region being the outer surface Adjacent to the above, the sintered, crystalline ceramic, alpha-alumina based abrasive grain :   (a) alpha-alumina microcrystals; and   (b) Alpha-aluminate platelets dispersed between alumina microcrystals (preferably, Magnet plan bite small plate) Containing platelets, the outer region of which has a larger average particle size than the platelets of the inner region. .   The preferred method for producing sintered abrasive grains of the present invention includes:   (a) providing an unsintered abrasive grain precursor;   (b) a wall having an interior surface that represents the contour of the sintering chamber, the interior surface generally being Including a support surface in the same plane, the wall portion (i) penetrates the wall portion and the inner surface, A feed port for guiding the unsintered abrasive grain precursor onto the surface of the support in the sintering chamber, and (ii) A discharge port that penetrates the wall portion and discharges the sintered abrasive grains from the sintering chamber, A wall having each of the   A pusher plate having a pushing surface,   A first position of the pusher plate remote from the support surface and the pusher plate The discharge port while moving along the support surface while moving from the first position to the second position. On the kiln that performs relative movement between the second position of the pushing surface and the adjacent second position of the pushing surface. Means for mounting the pusher plate, and   Means for moving the pusher plate from the first position to the second position; Providing a sintering machine comprising a non-rotating kiln containing   (c) The sintering chamber is heated to about 1000 to about 1600 ° C (preferably about 1200 to about 1500 ° C, more preferably Preferably, heating to a temperature in the range of about 1350 to about 1450 ° C);   (d) a certain amount of the unsintered abrasive grain precursor is passed through the supply port and the support in the sintering chamber Supplying on the surface;   (e) the unsintered abrasive grain precursor at a temperature and for a time sufficient to obtain sintered abrasive grains, Heating in a sintering chamber; and   (f) The pusher plate is moved from the first position to the second position to discharge the sintered abrasive grains. Moving to and discharging the sintered abrasive from the sintering chamber; Consists of. Preferably, the kiln further includes a gate that closes the discharge opening, and a plate that opens the discharge opening. Moves between a closed position that closes the mouth and an opening position where the gate is away from the discharge opening It has a means to mount the gate on the kiln.   The above-mentioned preferred method, in particular, a sintered abrasive grain of 30, 25, 20, 15, or 10.μm or less. Suitable to get. In addition, the green abrasive grain precursor, which contracts during sintering, was sintered The sintered abrasive particles obtained at times have a size such that they have the desired particle size. 30. In order to obtain a sintered abrasive grain having a particle size of μm or less, the unsintered abrasive grain precursor is Preferably it has a particle size of less than 30, 25, 20, 15 or 10. μm.   Between (d) and (e) of the above method, the sintering chamber temperature is preferably at least ± 1000 ° C. More desirable (ie keep the sintering chamber temperature within ± 100 ° C) Or even more preferably about ± 25 ° C. Further (d), (e) Between and (f), the sintering chamber temperature is preferably at least ± 100 ° C, more preferably It has a variation of about ± 50 ° C or less, and even more preferably about ± 25 ° C.   Regarding the above preferred method, before moving the pusher plate from the first to the second position , The movement phase was more continuous:   (a) Put the pusher plate from the first position to the first intermediate position between the first position and the second position. Moving to the storage;   (b) Adopt the pusher plate from the first intermediate position to the first position or to the first position Returning to the first return position;   (c) Move the pusher plate from the first return position to the first intermediate position and the first position between the first position. 2 step of moving to an intermediate position;   (d) Move the pusher plate from the second intermediate position to the first position or the first position adjacent to the first position. 2 Returning to the return position;   In a more preferred method of the invention, the pusher plate is moved from the first to the second position. Before, the movement phase was more continuous:   (a) Put the pusher plate from the first position to the first intermediate position between the first position and the second position. Moving to the storage;   (b) Adopt the pusher plate from the first intermediate position to the first position or to the first position Returning to the first return position;   (c) Move the pusher plate from the first return position to the first intermediate position and the first position between the first position. 2 step of moving to an intermediate position;   (d) Move the pusher plate from the second intermediate position to the first position or the first position adjacent to the first position. 2 Return to return position;   (e) Move the pusher plate from the second return position to the first position between the first position and the second intermediate position. 3 step of moving to an intermediate position;   (f) Move the pusher plate from the third intermediate position to the first position or the first position adjacent to the first position. 3 Returning to the return position;   In this specification:   By the term "alpha-alumina-based abrasive grain", (sintered) abrasive grain is the oxidation of element Based on things, Al₂O_ThreeCalculate as at least 50% by weight from alumina An abrasive in which at least 35% by weight of the total alumina is present as alpha alumina. Represents a grain. ;   By the term "alumina-based abrasive grain precursor", sintering and Represents abrasive grains that can be abrasive grains   By the term "alumina source", it exists in the original dispersion or solution. Existing alumina-type starting materials (eg, alpha-alumina or alpha-alumina). Lumina precursors (e.g. boehmite, transitional alumina and aluminum salts (e.g. For example, aluminum formate and aluminum acetate)));   The term "abrasive grain precursor" allows it to be sintered into sintered abrasive grains, but with porosity A material which can be impregnated with the impregnation composition (preferably a dry alumina-based dispersion or Represents a solution, or a calcined dry alumina-based dispersion or solution);   A theoretical density of 80.% or less (usually 60.% or less) by the term "unsintered abrasive grain precursor" Before the abrasive grain precursor or partially sintered abrasive grain, which has a Represents a vehicle;   The term "impregnation composition" refers to a liquid medium (preferably a liquid medium) that can be impregnated into an abrasive grain precursor. Water, more preferably deionized water) and metal oxides and / or them Represents a solution or dispersion (usually a solution) consisting of a precursor (usually a soluble salt) of   By the terms "abrasive" or "sintered abrasive", theoretically at least 80% (preferably Or more, about 90% or more, more preferably about 93% or more, even more preferably about 95% or more, And, in some cases, greater than about 97%) represents a green abrasive grain precursor that is sintered. ;   By the term "non-rotating kiln", there is no sintering chamber that rotates around an axis. Represents the   By "as sintered outer surface", Due to (ie, the surface exposed during sintering) and substantially free of fracture surface, outside of the abrasive grain Represents the surface;   The term "particle size" is defined by its longest particle, and any conventional method (eg , Particle size analyzers for particles up to about 100 μm in size, such as Coulter ) Use the commercially available product name `` COULTER COUNTER, TA3 type '' May be measured).   The term "transitional alumina" refers to alpha alumina ( For example, eta, theta, delta, key, iota, kappa and gamma shapes Aluminum before conversion to alumina and any intermediate combination of such shapes) It also represents the crystallographic form of the alumina present after heating the sodium and removing the water of hydration;   A material that promotes the alpha-alumina transition of transitional alumina by the term "nucleating agent". Represents fees; and   The term "nucleating material" refers to nucleating agents or precursors thereof.   In another aspect, the sintering apparatus for producing abrasive grains of the present invention, A wall having an inner surface that represents the contour of the sintering chamber, the inner surface generally being of the same level. The surface includes a support surface, and the wall portion (i) penetrates the wall portion and the inner surface and is unsintered. A supply port for guiding the abrasive grain precursor onto the surface of the support in the sintering chamber, and (ii) the wall portion A discharge port that penetrates and discharges the sintered abrasive grains from the sintering chamber, A wall having each of the   A pusher plate having a pushing surface,   A first position of the pusher plate remote from the support surface and the pusher plate The discharge port while moving along the support surface while moving from the first position to the second position. On the kiln that performs relative movement between the second position of the pushing surface and the adjacent second position of the pushing surface. Means for mounting the pusher plate,   Means for moving the pusher plate from the first position to the second position; and   The sintering chamber is heated to about 1000 to about 1600 ° C (preferably about 1200 to about 1500 ° C, more preferably Means for heating to a temperature in the range of about 1350 to about 1450 ° C); Made up of non-rotating kilns, including The inlet and the sintering chamber are initially at 25 ° C (in other embodiments 50 ° C, 100 ° C, 200 ° C, At 300 ° C or below 400 ° C), the unsintered particle precursor material is arranged so that it can be moved to the sintering chamber. The initial temperature (in other embodiments, 50 ° C, 100 ° C, 200 ° C, 300 ° C or 400 ° C) The surface of the unsintered particle precursor material that enters the sintering chamber through the supply port of The sintering chamber temperature is adjusted within (preferably within 2 seconds, and more preferably within 1 second) (Ie, the feed inlet and the sintering chamber are The surface of the material is arranged so that the temperature of the sintering equipment is within 3 seconds from 25 ° C.) Provide a binding device. Preferably the outlet is open through the support surface . Preferably, the kiln further includes a gate that closes the outlet, and a plate that closes the outlet. To move between the closing position to close and the opening position away from the outlet It has a means to mount a gate on the kiln.   A more preferred method of making an alumina-based abrasive grain precursor is:   (a) Consists of liquid medium, alumina raw material, and aluminate forming raw material if necessary Preparing a dispersion or solution;   (b) processing the dispersion or solution into an abrasive grain precursor;   A more preferred method of making an alumina-based abrasive grain precursor is:   (a) From liquid medium and alumina raw material, and if necessary aluminate forming raw material Preparing a dispersion or solution consisting of:   (b) drying the dispersion or solution to obtain a dry solid;   (c) optionally processing the dry solids into particles;   (d) if necessary, firing the particles to obtain an abrasive grain precursor. Need For example, oxide-modified materials and / or other additives may be included in the dispersion or solution. May be. Further, if necessary, the abrasive grain precursor is added to the liquid medium and the oxide-modified material ( Aluminate-forming raw materials) and / or other additives It may be impregnated.   Aluminate-forming raw materials include yttrium oxide, praseodymium oxide, and samarium oxide. Lithium, ytterbium oxide, neodymium oxide, lanthanum oxide, gadolinium oxide , Dysprosium oxide, erbium oxide, europium oxide, their precursors, And combinations thereof. Other useful oxide-modified materials include iron oxide and manganese oxide. Gnesium, manganese oxide, zinc oxide, cerium oxide, cobalt oxide, titanium oxide Oxide, nickel oxide, silicon dioxide, chromium oxide, calcium oxide, strontium oxide Chiu Systems, their precursors, and combinations thereof. Suitable for oxide modified materials Are (a) magnesium precursor salts; and (b) cerium, praseodymium, samariu. Mu, ytterbium, neodymium, yttrium, lanthanum, gadolinium, diss Of a metal selected from the group consisting of prosium, erbium and combinations thereof. Precursor salt; Other oxide materials include zirconium oxide and hafnium oxide. Indium, their precursors, and combinations thereof.   The preferred (calcined) abrasive grain precursor, which is essentially free of nucleating material, is mixed with a liquid medium (preferred). Preferably deionized water), alumina raw material (preferably boehmite), and rare earths Made from oxides or their precursors (preferably nitrates). Preferably, Usually, a rapid temperature increase is required at the beginning of sintering to achieve the desired densification, The abrasive grain precursor is sintered at a temperature in the range of about 1350 ° C to about 1400 ° C.   By using the preferred method for producing abrasive grains of the present invention and the preferred sintering apparatus, it is possible to obtain unburned An effective and sufficient method for raising the abrasive grain precursor to the sintering temperature very rapidly has been obtained. It is. Due to the above compound, this rapid temperature rise causes a higher density of abrasive grains or Enables reduction of alumina crystallite size. Generally, the higher the density of abrasive grains, The abrasive grains tend to be harder and have better performance.   A (non-rotating) sintering machine is used for the preferred abrasive grain sintering method. With this sintering machine , For example, may exhibit various utilities for the use of rotary kilns. The method and baking Using a bonder, the green abrasive grain precursor is rapidly heated to the sintering temperature to produce finer particles. After crushing to size, without using sintering crushing or particle crushing method, 30μm or less, 1μm Sintered abrasive grains with particle sizes up to m or less can be effectively produced. Advantages of the present invention The preferred abrasive grains have a particle size of about 1 to 25 μm.   In addition, the use of the method and apparatus allows exhaust through the kiln exhaust system. Of the fine particles that sinter themselves or sinter themselves to the heating element and / or the inner wall of the kiln. The amount can be reduced.   Abrasives produced as described herein were tested for each nominal grade within numerical limits. May be graded according to industry-approved grade standards that specify particle size distribution . Such an industry-accredited grade standard includes the American National Standard Dah American National Standards Institute (ANSI) standard Standards, Federation of European Producers of Ab Federation of European Producers of Abrasive Produc ts) (FEPA) standard and Japanese Industrial standard (Ja Including known ones such as panese industrial standard (JIS) standard.   Preferably at least 30% by volume (preferably 50. , 75 or 100% by volume) is within a median particle size of 10 μm (ie ± 10 μm) ( Or 5 μm). In other aspects, each specified nominal grade is preferably at least 1. 5% by weight (30., 50., 75 or 100.% by weight) of specified alpha alumina based abrasive Including grains.   For the specified nominal grade, the abrasive particles other than the specified alpha-alumina-based abrasive particles (eg For example, (brown aluminum oxide, heat treated aluminum oxide and white aluminum oxide Molten aluminum oxide (containing nickel), other ceramics produced by the sol-gel method Aluminum oxide, green silicon carbide, silicon carbide, chromium oxide, fused alumina Zirconia, diamond, ceria, cubic boron nitride, boron carbide, garnet , Titanium diboride, titanium carbide, and combinations thereof). Preferably, The other abrasive grains have an average particle size not larger than the average particle size of the abrasive grains of the present invention. (Brief description of drawings)   FIG. 1 is a schematic side view of a preferred sintering apparatus useful for producing the abrasive grains of the present invention.   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a sintering device useful for producing abrasive grains of the present invention.   FIG. 3 is a schematic sectional view of a sintering apparatus useful for producing the abrasive grains of the present invention.   FIG. 4 is a scanning electron microscope at 10,000 times the outer surface of an abrasive grain sintered according to the present invention. It is a photograph.   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a fragment of a coated abrasive product in which the abrasive grains of the present invention are introduced.   FIG. 6 is a perspective view of a bonded abrasive product containing the abrasive grains of the present invention.   FIG. 7 is an enlarged schematic view of a piece of a non-woven abrasive product in which the abrasive grains of the present invention are introduced.   FIG. 8 is a schematic sectional view of a sintering apparatus useful for producing the abrasive grains of the present invention.   FIG. 9 is a schematic sectional view of the sintering apparatus of the present invention.   FIG. 10 is a schematic sectional view of the sintering apparatus of the present invention.   The green abrasive grain precursor material is manufactured by a number of methods, including those known to those skilled in the art. Good. Preferred methods of making abrasive grain precursors include dispersion-based sol-gel methods. Alumina raw material is preferably aluminum oxide monohydrate (boehmite) or Solution-based sol-gel method, preferably the transition alumina precursor is aluminum carbonate. Um or aluminum nitride. (First Preferred Alumina-based Dispersion)   The preferred dispersion from which the abrasive grain precursor is derived is a liquid medium and alpha alumina. Consists of monohydrate (boehmite). Suitable boehmite is, for example, Hamburg, Germany. (Hamburg) Condea Chemie GMBH under the trade name `` Disparal (DISPERAL) R and Vista Chemicals (Houston, Texas) It is commercially available from Ta Chemical under the trade name "DISPAL". These cities The aluminum oxide monohydrate on sale is in the α form and is relatively pure (no more than monohydrate). The outer hydrate phase is relatively rare) and has a high surface area.   Various organic or inorganic liquid media may be used as the dispersion. Suitable Liquids include water and alcohols (typically C₁~ C₆Alcohol), hexane And heptane. Generally, water (most preferably Is preferably deionized water and is the most widely used liquid medium.   Usually, at least 10% by weight of deionized water is present in the dispersion, preferably 30-80% by weight. %including.   A peptizing agent was added to the above dispersion to provide a more stable hydrosol. Alternatively, a colloidal dispersion may be produced. A monobasic acid that can be used as a peptizer Alternatively, the acid compound includes acetic acid, hydrochloric acid, formic acid and nitric acid.   The use of defoamers is rather limited to foaming or foaming that occurs during grinding or stirring. Useful for reducing foam. Suitable defoamers include citric acid and its salts. No. Defoamers are usually aluminum oxides (theoretical acid) present in dispersions or solutions. (Based on the compound).   In addition, the dispersion may contain other additives, such as organic binders (eg, ohmic The trade name "Cal" from Union Carbide in Akron, Ohio. Commercially available polyethylene glycol) and organic solvents (eg, CARBOWAX) For example, toluene and hexane) may be contained. The desired characteristic (eg, Ease of processing, improved dryness of its solids, improved green strength and reduced foaming ) Is obtained so that the amounts of these materials are selected.   Suitable methods for mixing the dispersion include ball mills, vibrating mills and attritors.  milling) and / or high shear mixing (colloid mill). High shear mixing preferred This is a good mixing method.   In some cases, the dispersion gels before drying. PH of the dispersion And the concentration of ions in the dispersion determine how fast the dispersion gels. It is important to Usually, the pH is in the range of about 1.5-4. Furthermore, denatured oxidation The dispersion may be gelled by the addition of physical materials or other additives. (Second Preferred Alumina-based Dispersion)   Other preferred dispersions include alumina materials, such as alpha alumina particles, Includes transferred alumina particles, or both.   The preferred alpha alumina material is Sumitomo Chem of Japan. ical) under the trade name "AMP-50".   A variety of transition alkaloids suitable for making the second preferred alumina-based dispersion Mina includes, but is not limited to, key alumina, gamma alumina, eta Includes Lumina and combinations thereof. Suitable transitional aluminas including key aluminas are , Products from Alcan, Inc. of Cleveland, Ohio, for example It is marketed under the name "AA100W".   About 0.5 wt% or less of the alumina material particles forming the dispersion is about 2 μm or more, Preferably, about 5.0% by weight or less is a particle size of about 1 μm or more (diameter or maximum particle size) cloth It is preferably composed of a powder material having Preferably, the particle size is small At least about 75% by weight is about 0.7 μm or less, more preferably 99% by weight is 0.7 μm or less. It is. Such particulate materials usually not only form a dispersion easily, but are also desirable. To provide a useful precursor for the sintered product of. Commercially available particle sizes within that preferred range , Or, for example, crushed alumina raw material or balls. It may be produced by a mill (wet or dry).   Various organic or inorganic liquid media may be used as the dispersion. Suitable liquid Is water, alcohols (typically C₁~ C₆Alcohols), hexane and Including putan. In general, water (most preferably Ionized water) is the preferred and most widely used liquid medium.   Generally, the ratio of liquid medium to powdered alumina is related to the surface area of the powdered material, Depends on particle size distribution. If water is used, it is generally about 1: 6 (ie liquid medium: powder). Raw materials) to 15: 1 weight ratios, although ratios outside this range are useful, You may Do not use excess liquid to minimize the degree of subsequent drying Usually preferred. However, a well-mixed dispersion may, for example, be pouring. Easy to handle by siphoning, pumping or extrusion Or a sufficient amount of liquid is needed to move.   Alumina has a relatively high surface area, for example about 300 m²/ g (for example, Alcan Marketed under the trade name "AA100W"), water: powder weight in the range of about 5: 1 to 10: 1. Amount ratios are preferred (about 6: 1 to 9: 1 being most preferred). But if that alumina Has a relatively low surface area, for example, about 20 m²/ g (for example, from Alcoa under the trade name "A 16 "is commercially available), a weight ratio in the range of about 1: 6 to 2: 1 is preferred.   Preferably, the solids content of the dispersion is maximized and the solids content (i.e., particles) is It is evenly dispersed. Preferably, the pore size of the dried dispersion material is minimized. Furthermore, it is preferable that the pore size distribution is as narrow as possible.   Generally, the liquid medium in which the alumina is dispersed and any other additives are mixed with the homogeneous slurry. -Or until a stable dispersion is formed. In this specification, sometimes the term "stable slip" is used. This mixture, designated by the term `` stable slip '', generally has a visible solid content of the slurry. It is not visible and separates or settles by standing for about 2 hours (depending on slurry viscosity It is considered to be one. ) Alumina in liquid medium, dispersion aid, And any further raw materials and additives mixed well; the resulting dispersion was homogeneous Until the individual alumina (powder) particles are substantially uniform in size and distribution. Reduce the size of particles in the dispersion and / or deagglomerating By doing so; a stable dispersion may be prepared. Suitable methods for mixing include balls Mill, vibrating mill, air stirrer, Coules dissolver , Attrition milling and / or high shear mixing (colloid mill). The Pebble (eg, ball, vibration, attrition) milling process is based on the alumina starting material. It is generally most preferred as it can be easily reduced in size.   Dispersions made as described in this section are typically thixotropic. As used herein, the term "thixotropic" refers to unloaded Represents a slurry that is viscous but has a low viscosity when sheared (eg, mixed). That Is generally easy to flow or stir, but solids do not settle within 2 hours. It consists of a highly viscous chalk-white or opalescent liquid. According to the methods described herein The dispersions or slips made by Has consistency. Undesirable lumpy or uneven mixing Compounds tend to be poorly mixed.   In addition, dispersion aids may be used to improve the consistency or stability of the dispersion or slurry. Qualitativeness may be improved. Dispersion aids help prevent or minimize sedimentation and There is a tendency to improve the homogeneity of the slurry by helping to break the loose agglomerates. is there.   Preferred dispersing aids include strong acids (eg nitric acid) and bases (ammonium hydroxide). ), Polyanionic polymers, eg carboxylate functional polymers (eg , Polyacrylic acid, polyacrylic acid copolymers and polyacrylates) and And basic aluminum salts, such as basic aluminum chloride and basic nitrates. Contains luminium. Suitable carboxylate functional polymers are, for example, Wisco Trade name from Johnson Wax of Racine, Nsin "The JONCRYL ”; Goodrich of Cleveland, Ohio Product name "CARBOPOL" from (Goodrich); Wy, Massachusetts. From the ICI Resins US in Wilmington, trade name `` NOECL (NOEC RYL) ”; and Air Product of Allentown, PA. Product name "Binac" from Air Products and Chemicals (VINAC) ”; The desired amount of dispersion aid depends on the surface area of the particles, It is thought to be scattered. Generally, as the particle size increases, the preferred amount of dispersion aid is Will increase.   Generally, for dispersions using strong acids or bases as dispersion aids, sufficient With a powdering aid, each is about 6 or less (preferably about 2-3) or about 8 or more. The pH is (preferably about 8 to 10).   The most preferred strong acid dispersant is usually nitric acid. Dispersion using nitric acid as dispersant The body preferably contains about 2-15% by weight of the total solids of the dispersion, nitric acid. The stability of such dispersions may be heat treated, for example by autoclaving it. It may be improved by treating with a hump.   The polymer or basic aluminum salt material as the dispersant is preferably From about 0.1% to about 4% by weight of total solids of such dispersion.   The use of defoamers is rather limited to foaming or foaming that occurs during grinding or stirring. Useful for reducing foam. Suitable defoamers include citric acid and its salts. No. Defoamers are usually aluminum oxides (theoretical acid) present in dispersions or solutions. (Based on the compound).   In addition, the dispersion may contain other additives, such as organic binders (eg, ohmic The trade name "Cal" from Union Carbide in Akron, Ohio. Commercially available polyethylene glycol) and organic solvents (eg, CARBOWAX) For example, toluene and hexane) may be contained. The desired characteristic (eg, Ease of processing, improved dryness of its solids, improved green strength and reduced foaming ) Is obtained so that the amounts of these materials are selected. (Preferred Alumina-, Solution-Based Sols)   Alumina-, solution-based sols were prepared by methods known to those skilled in the art. Good. A typical method of preparation involves dissolving an aluminum-based salt or complex in water. Or distilling a solution containing an aluminum-based salt or complex Includes concentrating; Preferably, the solution-based sol has from about 5 to about 45 weight. Contains alpha alumina precursor in the range of%. Preferably solution-based sols -Gels include soluble aluminum salts or other soluble aluminum-based complexes Contains. More preferably, the solution-based sol-gel contains Mina precursor: basic aluminum carboxylate, basic aluminum nitrate and part At least one of partial hydrolyzed aluminum alkoxide: is contained.   Preferred solution-based sols include carboxylic acid or nitric acid counterions or Including those containing a basic aluminum salt with a mixture of these.   A preferred aluminum carboxylate has the general formula Al (OH)_yD_3-yRepresented in the formula , Y may range from about 1 to about 2, preferably from about 1 to about 1.5; and D ( Rubonic acid counter ion) is formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, etc., and combinations thereof. It is. Heat the aluminum carboxylate into the carboxylic acid solution of metallic aluminum. A method disclosed in U.S. Pat. No. 3,957,598 for dipping; and aluminum formic acid and formic acid. Skilled in the art including US Pat. No. 4,798,814; which is soluble in a hot aqueous solution containing water and acetic acid. In between, it may be prepared by a known method.   The preferred basic aluminum nitrate has the general formula Al (OH)₂(NO_Three)_3-yIs represented by Where z is in the range of about 0.5 to about 2.5. Those skilled in the art are familiar with the preparation of basic aluminum nitrate. Known between U.S. Pat. And British Patent No. 1,139,258. Basic aluminum nitrate By the method disclosed in US Pat. No. 2,127,504 for thermally decomposing aluminum nitrate. It may be prepared.   Aluminum salt of alpha alumina and / or alpha alumina precursor Adding to a dispersion; or alpha alumina and / or alpha alumina By mixing the dispersion of the precursor with an alumina-, solution-based sol; It is within the scope of the present invention to produce an abrasive grain precursor from the dispersion. (Drying of dispersion or solution)   Generally incorporated into the dispersion or solution prior to drying (deliquifying) Minimize or reduce the amount of air or gas to reduce the likelihood of foam formation. Tends to be less. Low gas uptake generally means less porosity. Related to fine structure, which is desirable. For example, a dispersion or solution may be added at about 130 cmHg Degassing may be performed by reducing the pressure to the order of (psi).   Drying may be done by any conventional method, preferably heating. Once a Partially dried plastic if water is sufficiently removed from the Lumina dispersion or solution Forming the material by any conventional method, such as pressing, molding or extrusion May then be carefully dried and shaped as desired, eg rod, pyramid , Diamond-shaped or cone-shaped (title “Formation of any dispersion or solution”) See the section below). Furthermore, an irregularly shaped abrasive grain precursor can be used as a dispersion or solution. Simply deposit on any convenient size of drying container, for example in the shape of a cake dish. , Usually by drying at a temperature below the foaming temperature of the dispersion or solution, Formed. Drying includes depressurizing the dispersion or solution, simply air drying or Of the dispersion or solution by any of a variety of other dehydration methods known to those skilled in the art. Free water may be removed to obtain a solid content.   Drying is carried out in a forced draft oven at a temperature in the range 50-200 ° C, preferably 100-150 ° C. Good. This heating may be performed batch by batch or continuously. At this drying stage Generally, a significant portion of the liquid medium is removed from the dispersion or solution, but generally dried. A small portion of the liquid medium present in the solids may still remain. (Molding of any dispersion or solution)   If fully concentrated or partially dried, the dispersion or Or solution by conventional methods such as pressing, moulding, coating, extruding and cutting. ng) or some combination of these may be formed into a coarse grain precursor shape. So This is done by first making a partially dried slurry plastic material, for example by extrusion. Manufactured and then molded the resulting plastic material by any conventional method , Finally dried and shaped as desired, eg rods, pyramids, discs, diamonds The shape should be triangular, triangular or conical.   If the abrasive grain precursor has a rod shape, the aspect ratio of the rod is at least About 0.5: 1, usually 1: 1 and preferably at least 2: 1 and more preferably at least It should be 4: 1 and most preferably at least 5: 1. Disconnection of that rod The surface may be a circle, square, triangle, hexahedron, etc. The rod, say US It may be prepared by the method disclosed in Japanese Patent No. 5,090,968 (Pellow). Other good Preferred shapes include thin bodies having triangles, squares, circles or other shapes. That Such a thin abrasive has a front surface and a back surface, and both surfaces have substantially the same morphology. . Both sides are separated by the thickness of the particles. The length of the shortest surface of such an abrasive: The thickness ratio of at least 1: 1 and preferably at least 2: 1 and more preferably It is at least 5: 1, and most preferably at least 6: 1. Such thin A method of making mold abrasive grains is disclosed in US Pat. No. 5,201,916 (Berg et al.). I have. (Processing of dry solids into dry solids)   Dry solids are usually processed into dry solid particles by crushing. Crush dry solids The method is much easier and requires less energy than sintered high density abrasive grains. Quite less. This crushing step can be performed with a hammer mill, roll crushing or ball milling. By any suitable method to produce dry solid particles. So Any method may be used to grind the solids of the material to the term "crushing". Is meant to include all such methods. The dry solids to the desired size If it is to be molded into a shape and shape, processing is performed between molding steps. Therefore, before forming abrasive grains After drying, the precursor does not need to be crushed because it has already formed dry solid particles. (Baking)   If desired, the dry solid particles may be fired. Usually the dry material before sintering To bake. During firing, the temperature may range from about 400 to about 1200 ° C (preferably about 500 to about 800 ° C). Ensure that all volatiles and organic additives are precursors by heating to ambient temperature Remove from Removes 90% by weight of free water and preferably any bound volatiles Hold the material in this temperature range until. Calcination may be before or after any impregnation step or both You may go to In general, the preferred treatment is the pre-sintering or pre-sintering process. Includes firing as a later stage. (Oxide-modified materials, nucleating agents, and other additives to dispersions or solutions)   Oxide-modified materials, nucleating agents and other additives can also be added to the dispersion or solution. And / or an abrasive grain precursor (ie, a dried or calcined dispersion or solution) May be impregnated with.   Introducing oxide-modified materials into, for example, alumina-based dispersions or solutions Therefore, it may be contained in the abrasive grain precursor. For such introduction, the denaturant or Or adding the additive particles or sol directly to the dispersion or solution. Good It is preferable that such particles or particles made of such a sol have an average particle size of 1 μm or more. Having a bottom. Suitable precursors for oxide modifiers and other oxide additives include hydrates. (hydrous form) or salt. Contains nitrates, sulphates, acetates and chlorides A variety of such precursors may be used.   Preferably, the sintered abrasive is less than or equal to about 15% by weight (more preferably, less than or equal to about 10% by weight, Even more preferably within the range of about 1 to about 8% by weight) iron, magnesium, manganese. , Zinc, cobalt, titanium, nickel, yttrium, praseodymium, samariu Mu, ytterbium, neodymium, lanthanum, gadolinium, dysprosium, d Rubium, cerium, europium, calcium, strontium, zirconium Mu, hafnium, chromium, silicon, and combinations thereof (each Fe₂O_Three, MgO, MnO, ZnO, CoO, TiO₂, NiO, Y₂O_Three, Pr₂O_Three, Sm₂O_Three, Yb₂ O_Three, Nd₂O_Three, La₂O_Three, Gd₂O_Three, Dy₂O_Three, Er₂O_Three, Ce₂O_Three, Eu₂O_Three, Ca O, SrO, Zr₂O_Three, HfO₂, Cr₂O_Three, And SiO₂The theoretical oxide as (Calculated as a basis) sufficient to have one or more oxides of A conductive material and / or an oxide additive is introduced into the abrasive grain precursor.   Suitable ceriasols for addition to the dispersion are, for example, WO 94/07970. Is disclosed in International Patent Application No. PCT / US93 / 08987.   Reacting metal oxides and / or silica with alumina to form reaction products Or the metal oxide may remain as the metal oxide. Zirconi A and hafnia do not react with alumina, but for example cobalt, nickel, zinc And magnesium oxide reacts with alumina to form spinel.   Further, the oxide of the reaction product of dysprosium and gadolinium with alumina is , Generally garnet. Praseodymium, ytterbium, erbium and sa The oxide of the reaction product of malium and alumina can generally contain garnet and ash titanium It is a stone (perovskite). Yttria reacts with alumina to form a garnet structure, Y_Three Al_FiveO₁₂To form   Certain rare earth oxides and divalent metal cations react with alumina during sintering. , Formula: LnMAl₁₁O₁₉(In the formula, Ln is a lanthanum series rare earth element, for example, La³⁺, N d³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Gd³⁺Or Eu³⁺; And M is a divalent metal cation , Eg Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺Or Co²⁺) Hexagonal rare earth with the structure Produces aluminates.   Such hexagonal rare earth aluminates are usually used as magnetoplumbite. expressed. Magnetoplumbite is generally a small material within the microstructure of the resulting sintered material. Formed as a plate. These platelets are usually about 0.5-3 μm long and about 0.05-0. It has a thickness of 1 μm. Such platelets are usually associated with properties such as improved toughness. You. Generally, based on the theoretical amount, which provides the magnetoplumbite to the obtained sintered abrasive grain. As a foundation, at least about 1% (preferably about 3% to about 5%) of reactants should be provided. preferable.   Other hexagonal rare earth aluminates that may be formed during sintering are of the formula: Ca_1-xLn_x Al_12-xO_19-x(In the formula, Ln is a lanthanum series rare earth element, for example, La³⁺, Nd³⁺, C e³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Gd³⁺Or Eu³⁺And, x may range from 0 to 1. Yes. )   In a preferred embodiment, the size of the platelets in the outer region of the abrasive grain is On average larger than a plaque.   For a dispersion or solution containing an alpha alumina precursor, a nucleating material (eg, , Alpha iron oxide, chromium oxide, their precursors, and alpha alumina) May be added.   Others that may be added to the dispersion and / or may be impregnated into the abrasive grain precursor Adjuvants or modifiers include zirconium oxide, chromium oxide, hafnium oxide, and These precursors, and combinations thereof are included. For example, the obtained ceramic To increase the hardness of the quartz; to increase the toughness of the resulting ceramic; To increase the density of the ceramic; and / or the crystalline structure (hence the grindability) Introducing such a material into a sintered ceramic abrasive grain capable of Good.   Suitable zirconia sols for addition to dispersions or solutions are described, for example, in WO It is disclosed in International Patent Application No. PCT / US93 / 08988 having WO94 / 07809.   Suitable precursors for the auxiliaries or modifiers include hydrous forms or salts. including. Various such precursors including nitrates, sulphates, acetates and chlorides May be used.   For more details on making abrasive grain precursors, see US Pat. No. 4,314,827 ( Leitheiser, etc.), 4,770,671 (Monroe, etc.), 4,7 44,802 (Schwabel) and 4,881,951 (Wood, etc.), And International Patent Application No. PCT / US93 / 08987 (International Publication No. WO94 / 07970), PCT / US93 / 08988 (International Publication No. WO94 / 07809) and PCT / US93 / 08986 (International Publication No. WO94 / 0) 7969).   For more details on the use of nucleating materials, see US Pat. Cotringer, etc.), No. 4,744,802 (Schwabel), No. 4 , 964,883 (Morris, etc.), 5,139,978 (Wood) and 5, , 219,806 (Wood). (Abrasive grain precursor with oxide modifying material, nucleating material and optional auxiliary or modifying agent Body impregnation and surface coating)   After drying the oxide modifier and any auxiliaries or modifiers (as described above), pass through. It may be introduced into the coarse-grained material, usually after the firing following step. For example, various metal oxides The material precursor may be introduced by impregnating the abrasive grain precursor. For example, Boehmai Fired materials derived from gypsum typically contain pores with a radius of about 30-40 angstroms . For this impregnation, for example, a liquid solution containing a metal oxide precursor (for example, salts) is used as abrasive grains. It may be performed by mixing with the precursor material. Generally, before dissolved metal oxide Approximately 15 ml or more of liquid carrier with a precursor, 100 g of each abrasive grain precursor material Mix. The preferred volume of liquid carrier with dissolved metal oxide precursor is , Depends on the pore volume of the abrasive grain precursor material. Molten metal per 100 g of abrasive grain precursor material The preferred ratio of liquid carrier with oxide precursor is usually 15 to 70 per 100 g. It is in the milliliter range. Preferably, all of the dissolved oxide precursor material is pre-abrasive. Impregnate the driving material. Generally, this method is used to introduce the modifier precursor into the coarse particles. The modifier is then preferentially distributed to the outer portion of the abrasive grain. In many cases, By mixing the denaturant or modifier precursor into the initially prepared dispersion, Can be evenly distributed.   For example, if the liquid medium used does not dissolve or soften the coarse-grained material, after crushing, The soak may be introduced into the dry grits directly from its dispersion or solution. For example, If the liquid medium used for the dispersion or solution is water, dry the non-polar organic solvent into coarse particles. You may use it as a liquid medium of the impregnation solution for impregnation. In addition, especially coarse-grained materials If calcined before immersion, water is preferably used as the carrier.   For further details regarding impregnation of porous abrasive grain precursors, see US Pat. No. 5,164,348. No. (Wood).   After impregnation, impregnate the impregnated particles to prevent them from aggregating or adhering to the feed tube of the calciner. dry. In some cases this drying step is necessary. Then fire the particles And remove bound volatile material. Firing is usually about 400 to about 1200 ℃, preferably about 5 At a temperature in the range of 00 to about 800 ° C. This firing condition is essentially the above-mentioned title "Bake". Section. It is within the scope of the invention, but the first and second firing treatments Conditions are different.   Moreover, it is within the scope of the invention to use one or more impregnation steps. Numerous inclusions The soaking step may increase the concentration of metal oxides carried into the impregnating solution within the pore structure. You. Later impregnation solutions may have different solids concentrations and / or different material combinations. May be. For example, the first solution may contain a metal salt and the second solution may contain The liquids may contain different ones. Further information on impregnation can be found in US Pat. No. 5,139,978 (Wood).   In addition, alumina precursors such as boehmite, soluble aluminum salts (eg For example, basic aluminum carbonate, basic aluminum nitrate, basic aluminum chloride Um, partially hydrolyzed aluminum alkoxide, and combinations thereof ), And combinations thereof, may be impregnated into the abrasive grain precursor.   It is also within the scope of the invention to introduce inorganic particles into the impregnation solution to provide an impregnation dispersion. is there. Such inorganic particles are about 20 μm or less, usually about 10 μm or less, preferably about 5 μm or less. The size is less than or equal to μm, and may be about 1 μm or less. Too big during impregnation Inorganic particles that cannot penetrate into the pores of the calcined abrasive grain precursor remain on the surface of the abrasive grain precursor. You. During firing, these inorganic particles spontaneously contact the surface of the abrasive grain, which increases the surface area. To wear. This method and the resulting coatings are further described in US Pat. Celikkaya, etc.).   Another method of producing a surface coating on abrasive grains in accordance with the present invention is to use larger inorganic protrusions. Material (usually about 25 μm or less in size) is dried with larger abrasive precursor particles or This is to bring the abrasive grain precursor particles into contact. Then, during sintering, small inorganic bumps The starting material is spontaneously adhered to the surface of the abrasive grain. This process and the resulting abrasive grains Are further disclosed in US Pat. No. 5,011,508 (Wald et al.). (Sintering device)   A schematic diagram of a preferred sintering apparatus for producing the abrasive grains of the present invention is shown in FIG. Sintering device 10 Includes a feeder 11 for guiding an abrasive grain precursor (not shown) into the kiln 17. Supply The device 11 includes a hopper 12 and a feeder 13. Before the abrasive grains The driving material is conveyed from the feeder 13 into the trough 15 and through the trough 15. Abrasive grain The precursor is conveyed through the trough 15 to the hopper 12 and then to the feed pipe 16 for further Direct to kiln 17. The abrasive grain precursor was placed in the sintering chamber 19 (shown in FIGS. 2 and 3). Collected. Preferably, the pusher plate 18 is a majority of the abrasive grain precursor at selected intervals. Or push the mound flat. After sintering, pusher plate 18 (Fig. 3 The sintered abrasive grains are pushed out of the kiln 17 through the discharge pipe 21 (shown). Then, sintered abrasive The grains are collected in the collection hopper 22. Escape from the sintering machine by conventional exhaust system 31 Kiln Exhaust gas and particulates are removed.   Although the abrasive grain precursor may be directly or manually supplied to the kiln, a supply device (through Usually, feeders, hoppers and / or traverse means) are preferred. Preferably, The feeder is capable of automatic feeding, usually in a kiln of unsintered abrasive grain precursor or A uniform supply to the sintering chamber is possible.   Suitable traversing means include any means known to those skilled in the art of such applications, eg Also includes conveyors, augers, screw feeders or vibrating feeders. So Is preferably a uniform, predetermined flow of abrasive grain precursor to the sintering chamber. Assist. In addition, to help provide a reliably sintered product, a uniform It is preferable to supply a predetermined amount of the abrasive grain precursor to the sintering chamber. For example, Using a scooped conveyor, a preset amount of A green abrasive grain precursor may be supplied.   Although it has been shown that the feeding device 11 includes a feeder and a hopper, It is within the scope of the invention to use a feeding device consisting entirely of. Furthermore, abrasive grain precursor Support the body by any conventional means, such as gravity feeding, vibration feeding, pump feeding, pneumatic transportation. And dump supply (ie, feeder with dump valve) The par may be fed continuously or batchwise.   Suitable feeders or feeders are commercially available. For example, the preferred supply Is a technics industry (St. Paul, Minnesota) Technetics Industries, Inc.) (TECWEIGH VOLUMETRIC FEEDER) is on the market. Da , The characteristics of the hopper or the feeding device are, for example, those of other parts of the sintering device, the sintering It depends on the time and temperature, the abrasive grain precursor composition and the desired extrusion rate.   Possible features for feeder selection include tapered or straight line feeders. Inner wall of the feeder, feeder capacity, feeder flow rate, whether the feeder has a lid There is a question. The last one is unwanted contamination in the feeder and fine-grained abrasive Reduces escape of grain precursors. In order to facilitate the flow of material through the feeder, The walls are usually tapered.   Furthermore, the feeder preferably has a large number of moving blades for stirring and scraping. It stirs the abrasive grain precursor continuously or at regular intervals and scrapes the inner wall of the hopper. Scraping off any precursor material that may have adhered, and from the material hopper to the traverse means. Helps to flow continuously. Motor placed so that it does not come into contact with the abrasive grain precursor The rotation speed of the movable blade for stirring and scraping that can be controlled by It depends on the desired feed rate.   The hopper may include bottom and side walls or bags known to those skilled in such applications. It may be any suitable hopper, including a hopper limited by a gu.   The preferred hopper has four tapered inner walls, which is the discharge origin. Taper inward to increase the flow of abrasive grain precursor from the hopper to the feed tube Make it easy. By using the inner wall with a taper Also tends to be reduced.   The parts of the feeder are made of materials suitable for their environment of use. For example, The structural members and inner walls are preferably cold rolled steel, galvanized steel or stainless steel. It is a metal such as stainless steel. Movable vanes for stirring and scraping are preferably steel stains. Stainless steel.   Further, the inner wall of the feeder (that is, the wall surface exposed to the abrasive grain precursor) is preferably Is a tough polymeric material (eg polyurethane, vinyl or polyester) Lining or coating to aid in the flow of the abrasive grain precursor, and Decrease the adhesion of the precursor to the wall surface. Transverse means (eg auger or screw) The important function of the feeder is to ensure a uniform and reliable flow of the abrasive grain precursor to the kiln. Is to provide. The length of the traversing means is preferably such that the source of the abrasive grain precursor is If depleted (ie, no abrasive grain precursor), it is sufficient to avoid heat loss to the feeder. There is a good distance between the kiln and the feeder.   Traversing means, usually powered by an external motor, are preferably spiral picks. It is an auger consisting of a solid cylinder rod that rotates while extruding the chi. So The size and angle of the pitch of the particles influence the flow rate of the abrasive grain precursor. In addition, the Auger The dimensions are usually selected to limit or prevent overheating that builds up in the feeder . The auger is a durable heat resistant material, because it is relatively close to the kiln, For example, it is made of stainless steel.   The size of the feed trough can be determined, for example, by the feed rate of the abrasive grain precursor to the kiln and the sintering chamber Depends on size. Supply trough is durable because it is relatively close to the kiln It is made of a heat-resistant material such as stainless steel.   The desiccant or calcination agent is discharged and fed directly into the kiln or into the feeding device. It is within the scope of the invention to have a sintered abrasive grain precursor.   Grain precursor is preferably gravity fed from feed trough 15 through hopper 12 to feed tube 16. Supply. In FIG. 1, the supply pipe 16 is connected to the hopper 12 by a collar 29. Companion Feed pipe 16 in the kiln with a minimal gap between the feed pipe 16 and the kiln (preferably Stick out (without a gap). Due to the presence of such gaps, abrasive grain precursors therein It tends to cause unwanted body formation and heat dissipation from the sintering chamber.   The supply pipe is made of a heat-resistant material such as mullite, alumina, silicon carbide or silica It is. The inner diameter of the supply pipe that affects the flow rate of the abrasive grain precursor is usually about 1.5 cm or less. The upper limit is preferably about 2 cm or more. In addition, the length of the supply pipe should be at least approximately 38 cm (15 Inch), and more preferably at least about 45.5 cm (18 inches). Prefer supply pipe Or transfer excess heat from the kiln to the traverse means, feeders or hoppers. Are arranged so as to minimize.   More than one supply tube may be used, but to minimize heat loss from the sintering chamber In addition, and to minimize clogging in the supply pipe, one supply pipe is generally preferred. Good. If more than one supply pipe is used, the additional supply pipes are usually a single supply trough. Supplied from   2 and 3, the sintering chamber 19 has inner walls 35A, 35B, 35C and 35D, a ceiling 32 and And 33 floors. The ceiling 32 has an opening 37 through which the supply pipe 16 passes. Abrasive grain precursor Supply to the sintering chamber 19 on the floor 33. The inner walls, ceiling and floor forming the sintering chamber are It is made of suitable conventional refractory materials that can withstand the run temperature of the runes. They are preferred Is made of silicon carbide.   Heating elements 31A, 31B, 31C and 31D; and 30A, 30B, 30C and 30D, respectively. It is placed above the ceiling 32 and below the floor 33. Further, the kiln 17 contains a refractory material 41. Departure Select the number and location of heat bodies and arrange them to ensure rapid and even heat transfer . The heating element may be powered by a power source. The preferred heat source is electricity. Suitable Such electrical heating elements are well known amongst traditional kiln ceramic manufacturers (eg, Silicon carbide heating element or molydisilicide heating element) You. Further, the kiln may be heated with a natural gas burner.   Preferably, the precursor material that enters the sintering chamber is near (more preferably, at least one) heating element. Preferably, a passage of unsintered material between the two heating elements, even more preferably into the sintering chamber. It passes from (path) between two heating elements at equal intervals, and assists rapid heating.   It was shown that the precursor material entered through the ceiling of the sintering chamber, but the precursor material Alternatively, it is within the scope of the invention to guide through the floor. For example, the precursor material Stones may be used to guide through the floor.   The heating element operates at a temperature sufficient to provide a sintering chamber of suitable sintering temperature, It is usually 1000-1600 ° C (preferably about 1200-1500 ° C, more preferably about 1350- 1450 ℃). To minimize heat loss through the sintering chamber, usually through walls To design. Suitable kiln refractory materials are known to those of skill in the art and are described in Meki, Missouri. Commercialized by A.P. Green Refractories of Mexico Product name "G-20", "G-23", "R-8023", "R-8024" (54 to 59% by weight SiO, respectively)₂ , 33-40 wt% Al₂O_Three, 1-2 wt% Fe₂O_Three, 1-2 wt% Na₂O / K₂ O) and “GREEN LITE-28” are commercially available. You can   Abrasive grain precursor is fed through a feed tube 16 to a sintering chamber 19, which typically has a sintering temperature or Is heated near it. The feed tube, and thus the abrasive grain precursor, is Passing directly between the heating elements to reach the floor 33, resulting in the individual abrasive grain precursor particles. Results in a very rapid heating rate. Obtained rapid firing depending on the compound of the abrasive grain precursor. The result is a very dense ceramic body with very small alpha alumina crystallites. Becomes The abrasive grain precursor is supplied to the sintering chamber 19 and held on the floor 33 to form the mound 34. . Mounds 34 are generally undesirable because of the uncertainty of the abrasive grain precursor. This is because the heating will be actual or non-uniform. Improving the uniformity of the abrasive grain precursor on the floor 33 Therefore, the pusher plate 18 is moved to flatten the mound 34. Preferably flat The height of the mound 34 after sintering is 1.4 cm (0.5 inch) or less, more preferably 1 cm after sintering. cm (0.375 inch) and most preferably 0.7 cm (0.25 inch). This relatively shallow The bed height ensures reliable heat transfer to each unsintered abrasive grain precursor for uniform sintering. There is a tendency to surely obtain the obtained abrasive grains.   The abrasive grain precursor may be continuously fed to the sintering chamber, resulting in a portion of the abrasive grain precursor. It will be located above the pusher plate 18. Pusher plate 18 is an opening on wall 35D Go through parts 43 and 44. The distance between pusher plate 18 and opening 44 is very small. The residual abrasive grain precursor on the upper part of the pusher plate 18 is discharged to the kiln 17 from the pusher plate 18. It is dismantled by scraping it off while going. Further, the abrasive grain precursor was intermittently supplied to the sintering chamber. May be.   The pusher plate 18 is usually hydraulically moved. Roller 45 does not loosen pusher plate 18. Or prevent warping. During sintering, the pusher plate 18 is preferably placed in a sintering chamber as follows. Circulate within 19. In the first part of the cycle, the pusher plate 18 Push the body (and / or sintered abrasive) a distance x. In the second part of that cycle, Push the abrasive grain precursor (and / or sintered abrasive grains) by the distance y with the pusher plate 18. , And in the third part, push the distance z. Distances x, y and z are measured from point 36. The distance selected depends on the shape of the sintering chamber and the starting position of the feed and discharge . Furthermore, the distance x is larger than the distance y, and the distance y is larger than the distance z. In one aspect , The distances x, y and z are 40.6 cm, 33 cm and 25 cm, respectively.   Preferably, the unsintered abrasive grain precursor feed should be synchronized with the movement of the pusher plate. , The pusher plate is located above the portion of the support surface that supplies the green abrasive precursor. The precursor material is not fed into the sintering chamber. Will be these pieces in a given cycle In part, there is a time delay of the order of seconds. After the third part of the cycle, the pusher -Retract the plate 18 sufficiently, the abrasive grain precursor, a sufficient time to sinter the abrasive grain precursor, Leave in the sintering chamber 19. After sintering to the desired level, move pusher plate 18 and gate 40 And the sintered abrasive grains are discharged from the sintering chamber 19 to the discharge pipe 21. After completing one cycle, usually There is a time delay of minutes order and it starts another cycle. In these cycles The time involved is determined for a given sintering process, which is, for example, a kiln. Of temperature, desired densification, desired production rate and compound of abrasive grain precursor It is. 95.2 wt% Al₂O_Three, 1.2 wt% La₂O_Three, 1.2 wt% Nd₂O_Three, 1.2 Wt% Y₂O_ThreeAnd sintering of abrasive grains having a theoretical composition of 1.2% by weight MgO Thus, the preferred sintering temperature is about 1415 ° C. and the sintering is for about 3.4 minutes.   Although the above description of the operation of the sintering machine includes three parts of the sintering cycle, It is within the scope of the invention to use one, two or three or more of such parts of is there.   The hydraulically operated gate 40 typically minimizes heat loss from the sintering chamber 19. That game The sheet is made of a refractory, refractory material such as silicon carbide.   The pusher plate is manufactured from a material suitable for the environment in which it is used. Preferably The pusher plate is composed of two segments. Regarding Figure 3, in kiln 17 The entering first segment 46 is, for example, made of a metal such as Inconel steel. 2nd seg The element 47 may be made of stainless steel, for example. An example of the two segments For example, they may be joined by welding. The thickness of the pusher plate depends on the specific parameters of the sintering device. Depending on the meter, it is preferably about 2.5 cm (1 inch).   It is shown in Figure 2 that the pusher plate has a single pushing surface, but the plate is Depending on the compartment shape, it may have one or more pushing surfaces. For example, "V The “-shaped pusher plate has two pushing surfaces.   With reference to Figures 8, 9 and 10, in particular the transport means 100, 102 and 110 respectively It is an alternative means of removing aggregates from the abrasive chamber. Referring to FIG. 8, the sintered particles are cylindrical Located on surface 104 of feature 100. Cylindrical body 100 rotates about axis 105 to remove sintered particles. Drop it into the discharge opening or the discharge pipe 21. Referring to FIG. 9, the sintered particles are Place in wedge-shaped cavity 106. Cylindrical body 100 rotates about axis 105 and produces sintered particles. To the discharge opening or the discharge pipe 21. With reference to FIG. 10, the sintered particles are cylindrical 110 On the surface 111, 112, 113 or 114 of the. Rotating body 110 rotates around axis 115 and burns. The particles are dropped to the discharge opening or the discharge pipe 21. Such vehicles are platinum and And may be made of any suitable refractory material including platinum / rhodium. (Sintering)   The green abrasive grain precursor is typically about 1000 to about 1600 ° C (preferably about 1200 to about 1500 ° C, More preferably, it is sintered at a temperature in the range of about 1300 to about 1425 ° C.   The length of time the material should be exposed to the sintering temperature depends on the particle size of the green abrasive precursor, Varies depending on factors such as green abrasive grain precursor composition and sintering temperature However, in general, sintering may and should be completed within seconds to about 120 minutes. (Usually 1-10 minutes). If the sintering time is short and the sintering temperature is low, excess grain formation will generally occur. It is preferred that it exhibits a length and obtains a favorable microstructure.   Sintering is usually performed in an oxidizing atmosphere (usually air) at atmospheric pressure. But sintering It is also within the scope of the present invention to improve the apparatus so that it can be used in a neutral atmosphere or a reducing atmosphere. It is within. For example, if a chromium nucleating material is used, the sintering atmosphere is preferably neutral. Or a reducing atmosphere. (Sintered abrasive)   Abrasive grains according to the method of the present invention have a particle size in the range of about 0.1 to about 1500 μm, usually about 1 to about 1000. The particle size. A preferred abrasive grain according to the method of the present invention is 30 μm or less (1 μm or less) The particle size.   Sintered abrasive grains can be processed by any conventional method, such as moisture classification, air classification or screening. May be classified according to a certain particle size distribution. Crushing is generally preferred, but if desired, The abrasive grains may be crushed to obtain a desired particle size.   One preferred abrasive grain according to the method of the present invention includes alumina, divalent metal oxides and And rare earth metal oxides. Divalent metal oxides include, for example, manganese and magnesium Alternatively, it may be a zinc oxide. Alumina, divalent metal oxides and rare earth gold The group oxides react to react with the hexagonal rare-earth adduct, also known as the magnetoplumbite phase. Luminate, LnMAl₁₁O₁₉Where M is a divalent metal cation and L n is a trivalent metal ion such as La, Nd, Ce, Pr, Sm, Gd or Eu. This hexagonal rare earth aluminate has characteristics that are rare for abrasive grains. Usually an excess of Due to the presence of mina, magnetoplumbite and excess alumina are Form Lumina. The resulting microstructure consists of alpha-alumina crystallites. Magnetoplumbite platelets exist between these alpha-alumina crystallites. I do. Alpha-alumina crystallites are typically 1 μm or less, generally about 0.1- The size is in the range of 0.4 μm. By collecting these alpha alumina crystallites Form a lattice or domain. Adjacent alpha alumina crystallites in the lattice Has a low angle grain boundary. The lattice size is a high-angle particle between adjacent lattices. The range is about 2 to 5 μm at the boundary. Magnetoplanbite platelets generally range from 0.04 to 0 It has a thickness in the range of .1 μm, preferably 0.04 to 0.06 μm.   Generally, the platelet diameter near the outer region of the abrasive grain is larger than the inner region of the abrasive grain. Central territory Even if the length of such a plate near the zone is less than 1 μm, for example, The platelet length near the zone is typically greater than about 1 μm.   Another preferred alpha alumina-based abrasive grain of the present invention has a sintered outer surface. , And a particle size of 30 μm or less.   As an example of an abrasive grain having a sintered outer surface, a scanning electron micrograph of 10,000 times is shown in FIG. Shown in   This abrasive composition based on the theoretical oxide is Al₂O_Three95.2% by weight, 1.2% by weight L a₂O_Three1.2% by weight, Nd₂O_Three1.2% by weight, Y₂O_Three1.2 wt% and MgO 1.2 wt% Have. Regarding the abrasive grains shown in FIG. 4, the alpha alumina microcrystals 50 are adjacent microcrystals. Are irregularly oriented with respect to. Magneto between some of the alpha alumina There is a plan bite plaque 52. The small plate 52 has a length: width ratio of about 3: 1 to 1: 1. It appears to have a regular shape. The platelet thickness is about 0.1 μm. (Additives coated on sintered abrasive grains)   The sintered abrasive grain may be treated to provide a surface coating. Surface coating is abrasive grain of abrasive article And it is known to improve the adhesion between binders. Such surface coating For example, U.S. Pat. Nos. 5,011,508 (Wald, etc.) and 1,910,444 (Nicol Nicholson), 3,041,156 (Rowse, etc.), 5,009,675 (Kan) No. 4,997,461 (Markhoff-Matheny), etc. ), 5,213,951 (Celikkaya, etc.), 5,085,671 (Martin (Ma rtin) et al.) and 5,042,991 (Kunz et al.). Furthermore, In the case of sticking, the coating additive improves the wear characteristics of the abrasive grain. (Abrasive article)   Abrasive grains according to the method of the present invention may be used in abrasive agglomerates. Abrasive aggregates are It consists of a single type of abrasive grain that adheres together to form the build stock. Abrasive agglomerates are For example, U.S. Pat. Nos. 4,311,489 (Kressner) and 4,652,275 (Bull (Bloecher, etc.) and 4,799,939 (Bloecher, etc.) Have been.   Abrasive grains according to the method of the present invention are applied to abrasive products such as coated abrasives, adhesive abrasives (grinding abrasives). Eels, cut-off wheels, abrasive wheels), non-woven abrasives and abrasive brushes May be introduced into. Abrasive products or articles and numerous abrasives are typically And an abrasive held in the abrasive article by a binder. In addition, grind The granules are used for abrasive applications using slurries and polishing compounds (eg, polishing). May be used.   Coated abrasives generally have a support, abrasive particles, and at least a support that holds the abrasive particles to the support. Also consists of one binder.   An example of a coated abrasive product is shown in FIG. For them, the support 70 Is an abrasive held on the main surface of the support 70 by a make coat 71 and a size coat 78. It has an abrasive layer 72 containing grains 74. In some cases, there is no indication but super size A Supersize coating may be used.   Supports are cloth, polymer films, fibers, non-woven webs, paper, and combinations thereof. It may be a combination and a processed product thereof. The support may be, for example, the United States Reinforced thermoplastic substrates, as disclosed in US Pat. No. 5,316,812 (Stout et al.) It may be. The binder may be an inorganic or organic binder. Abrasive grains may be present in one or two layers of coated abrasive. Coated abrasive preference New manufacturing methods are disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,734,104 (Broberg) and 4,73,104. No. 7,163 (Larkey).   The coated abrasive support has attachment means on the back surface, and the obtained coated abrasive is supported by a support pattern. It may be fixed to a pad or a backup pad. This attachment means is a pressure sensitive adhesive. , Or even knitted loop fabric for hook and loop accessories Good. Further, as disclosed in US Pat. No. 5,201,101 (Rouser, etc.), It may be an intermeshing mounting system.   The back side of the abrasive article may have a non-slip or friction coating. like that Examples of coatings include inorganic particles dispersed in an adhesive (eg calcium carbonate or Quartz).   Bonded abrasive products are usually held by organic, metallic or vitrified binders It is made of abrasive material. Use glued abrasives on wheels, such as cut-off wheels. Wheel shape, grinding wheel shape, or other invading adhesive abrasives It may have a shape. The adhesive abrasive is preferably in the form of a grinding wheel. Figure 6 is a grinding wheel 79 made of abrasive grains 80 formed on the wheel and mounted on a hub 82. Is shown. For further details in the manufacture of grinding wheels, see for example US Pat. No. 997,461 (Markhoff-Matheny). Use glassy binders at relatively low temperatures (for example, 1100 ° C or less) or For example, it may be burnt at 1200 ° C or higher). Glassy vine, although smaller amounts are useful The dur is usually made up of 20% to almost 100% frits.   Nonwoven abrasive products are usually distributed throughout the structure and are bonded to the abrasive of the present invention by an organic binder. It comprises an open-pore lofty filament structure with grains. Firamen Examples of polyester fibers include polyester fibers, polyamide fibers, and polyaramid fibers. No. FIG. 6 shows a schematic view of a typical nonwoven abrasive article, magnified about 100 times. . The article includes a fibrous mat as a support in which abrasive grains 92 are bonded with a binder 94. Including 89. For further details in the manufacture of nonwoven abrasive products, see, for example, US Pat. 2,958,593 (Hoover et al.).   The binder for abrasive articles may be a thermosetting organic polymer. Two main species There are classes of thermosetting resins, condensation curable and addition polymerized resins. Addition polymerization resin is It can polymerize through a thione mechanism or a free radical mechanism. Energy source used And, depending on the binder precursor compound, the curing agent, initiator or catalyst is sometimes Preferred for initiating polymerization.   Examples of typical binders are phenolic resin, urea-formaldehyde resin , Melamine formaldehyde resin, acrylated urethanes, acrylated Epoxy, ethylenically unsaturated compounds, alpha, beta unsaturated carbonyl side groups Derivatives having aminoplasts, at least one acrylate having side groups Cyanurate derivative Isocyanate having at least one acrylate side group Invitation Includes conductors, vinyl ethers, epoxy resins, and combinations thereof.   Due to its thermal properties, availability and price, phenolic resins are used as abrasive article binders. Widely used for There are two phenolic resins, resole and novolac. Les Zolphenol resins have a formaldehyde: phenol molar ratio of 1: 1 or higher. Yes, usually within the range of 1.5: 1.0 to 3.0: 1.0. Novolak resin is formal The dehydrate: phenol molar ratio is less than 1: 1.   The abrasive article and / or the abrasive binder slurry further includes an optical additive, For example, fillers (including grinding aids), fibers, lubricants, wetting agents, thixotropic materials, Surfactants, pigments, dyes, antistatic agents, coupling agents, plasticizers and precipitation inhibitors An agent may be contained. The amounts of these materials are chosen to obtain the desired properties.   Examples of useful fillers include metal carbonates (eg, calcium carbonate (chalk, calcite). Stone, marl, travertine, marble and limestone), calcium carbonate magnesium Aluminum, sodium carbonate, magnesium carbonate), silica (eg quartz, glass beads) , Glass bubbles and fibers), silicic acids (eg, talc, clay, ( Montmorillonite) feldspar, mica, calcium silicate, calcium metasilicate, Calcium aluminosilicate, sodium aluminosilicate, sodium silicate), Metal sulfates (eg calcium sulfate, barium sulfate, sodium sulfate, sodium sulfate) Luminium sodium, aluminum sulfate), gypsum, vermiculite, wood powder, aluminum Trihydrate, carbon black, metal oxides (eg calcium oxide (lime), Aluminum oxide, titanium dioxide), and metal sulfites (eg, calcium sulfite) Sium).   The term filler includes materials known in the polishing industry as grinding aids. grinding Additives have a significant effect on the chemical and physical processes of polishing when added. Defined as a particulate material that gives and improves performance. As an example of the compound group of grinding aids , Waxes, organic halides, halide salts, sulfur and sulfur compounds, And metals and their alloys. The organic halide is usually Decomposes in the course of releasing halogen acids or gaseous halides. Of such material Examples include chlorinated compounds such as tetrachloronaphthalene, pentachloronaphthalene And polyvinyl chloride. Examples of halide salts include sodium chloride System, potassium cryolite, sodium cryolite, ammonium cryolite, tetrafluoro Potassium borate, sodium tetrafluoroborate, silicon fluoride, potassium chloride And magnesium chloride. Examples of metals are tin, lead, bismuth, Mention may be made of cobalt, antimony, cadmium, iron and titanium. Other laboratories Cutting aids include sulfur, organic sulfur compounds, graphite and metal sulfides. It is.   Examples of antistatic agents include graphite, carbon black, vanadium oxide and And moisturizers. These antistatic agents are described in US Pat. No. 5,061,294 (Ha Harmer, etc.), 5,137,542 (Buchanan, etc.) and 5,203 , 884 (Buchanan et al.).   The coupling agent associates between the binder precursor and the filler particles or abrasive particles. Form an association bridge. As an example of the coupling agent, silane And titanates and zircoaluminates. The aforementioned abrasive article It may consist of 100% of the abrasive grain of the present invention. In addition, the abrasive article has the abrasive of the present invention. It may contain a mixture of particles of conventional abrasive or diluent particles. Its abrasive particles Preferably has a Mohs' hardness of at least about 8, more preferably about 9. Good.   Examples of such abrasive particles include molten aluminum oxide (brown aluminum oxide). Aluminum, heat-treated aluminum oxide and white aluminum oxide), by the sol-gel method Manufactured ceramic aluminum oxide, green silicon carbide, chromia, alumina, Zirconia, diamond, cubic boron nitride, boron carbide, garnet, charcoal Titanium oxide and combinations thereof. The abrasive grains of the present invention are used as diluent particles (for example, For example, marble, plaster, limestone, flint, silica, glass bubbles, glass beads, Iron oxide, aluminum silicate and glass). The abrasive grains of the present invention It may be combined with an abrasive agglomerate. An example of abrasive agglomerates is U.S. Pat. No. 4,652,275 ( (Bloecher, etc.). However, at least 15% by weight And preferably 50-100% by weight of the abrasive product particles are of the type described herein. Also Should be.   Various modifications and variations of the present invention may be made without departing from the scope and spirit of the invention. Further modifications will be apparent to those skilled in the art and the present invention is not unduly limited to the embodiments exemplified herein. It should be understood that this is not what is done.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウッド、ウィリアム・ピー アメリカ合衆国 55133−3427、ミネソタ 州、セント・ポール、ポスト・オフィス・ ボックス33427番 （番地の表示なし)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Wood, William Pea             Minnesota, United States 55133-3427             State, St. Paul, Post Office             Box 33427 (No address displayed)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １．微粒子から粗粒までの粒径範囲およびメジアン粒径40.μm以下を有する砥 粒の規定公称グレードであって、該規定公称グレードを有する砥粒の少なくとも １部が、外側表面、外側領域、および内側領域を有する多数の焼結、結晶性セラ ミック、アルファ-アルミナベースの砥粒であり、該外側領域が外側表面に隣接 し、該焼結、結晶性セラミック、アルファ-アルミナベースの砥粒が： (a)アルファ-アルミナ微結晶；および (b)該アルファ-アルミナ微結晶間に分散されたアルミネート小板 を含有し、該外側領域が、内側領域内の小板より大きな平均粒径を有する小板を 含む砥粒の規定公称グレード。 ２．該小板がマグネトプランバイト小板であり、該マグネトプランバイトが式 ： ＬnＭＡl₁₁Ｏ₁₉ （式中、Ｌnは、Ｌa³⁺、Ｎd³⁺、Ｃe³⁺、Ｐr³⁺、Ｓm³⁺、Ｇd³⁺およびＥu³⁺から成 る群から選択されるランタン系列稀土類元素であり；ＭはＭg²⁺、Ｍn²⁺、Ｚn²⁺ 、Ｎi²⁺およびＣo²⁺から成る群から選択される二価金属カチオンである） によって表される請求項１記載の規定公称グレード。 ３．該規定公称グレードを有する砥粒少なくとも30体積％が、該メジアン粒径 10.μm以内である請求項２記載の規定公称グレード。 ４．該規定公称グレードを有する砥粒少なくとも50体積％が、該メジアン粒径 ５μm以内である請求項２記載の規定公称グレード。 ５．該規定公称グレードを有する砥粒が、粒径30μm以下を有する請求項２記 載の規定公称グレード。 ６．該規定公称グレードを有する砥粒が、粒径約１〜約25μmを有する請求項 ２記載の規定公称グレード。 ７．該規定公称グレードを有する砥粒が、粒径25μm以下を有する請求項２記 載の規定公称グレード。 ８．該規定公称グレードを有する砥粒が、粒径20μm以下を有する請求項２記 載の規定公称グレード。 ９．該規定公称グレードを有する砥粒が、粒径15μm以下を有する請求項２記 載の規定公称グレード。 10．該焼結、多結晶性セラミック、アルファ-アルミナベースの砥粒が、酸化 鉄、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化コバルト 、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化イットリウム、酸化プラセオジム、酸化サマ リウム、酸化イッテルビウム、酸化ネオジム、酸化ランタン、酸化ガドリニウム 、酸化ジスプロシウム、酸化エルビウム、酸化ユウロピウム、二酸化ケイ素、酸 化クロム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフ ニウム、およびそれらの組合せを含む請求項２記載の規定公称グレード。 11．コアおよび該コア上の金属酸化物表面被膜から成る砥粒であって、該コア が該焼結、多結晶性セラミック、アルファ-アルミナベースの砥粒である請求項 ２記載の規定公称グレード。 12．(a)バインダー；および (b)該バインダーによって研磨物品内に保持された請求項２記載の規定公称グ レードの砥粒； を含む研磨物品。 13．該研磨物品が、研削ホイール製品である請求項12記載の研磨物品。 14．該研磨物品が、不織研磨材製品である請求項12記載の研磨物品。 15．(a)主要表面を有する支持体；および (b)バインダーによって該支持体の主要表面に保持された請求項２記載の規定 公称グレードの砥粒を含有する研磨材層； を含む被覆研磨物品。 16．該砥粒少なくとも15重量％が該アルファ-アルミナベースの砥粒である請 求項２記載の規定公称グレードの砥粒。 17．該砥粒少なくとも30重量％が該アルファ-アルミナベースの砥粒である請 求項２記載の規定公称グレードの砥粒。 18．該砥粒少なくとも50重量％が該アルファ-アルミナベースの砥粒である請 求項２記載の規定公称グレードの砥粒。 19．該砥粒少なくとも75重量％が該アルファ-アルミナベースの砥粒である請 求項２記載の規定公称グレードの砥粒。 20．該焼結、多結晶性セラミック、アルファ-アルミナベースの砥粒を必須成 分として含有する請求項２記載の規定公称グレードの砥粒。 21．該アルファ-アルミナベースの砥粒以外の砥粒を更に含有し、該他の砥粒 が該アルファ-アルミナベースの砥粒の平均粒径以下の平均粒径を有する請求項 ２記載の規定公称グレードの砥粒。 22．メジアン粒径が30μm以下である請求項２記載の規定公称グレード。 23．(a)バインダー；および (b)該バインダーによって該物品内に保持された請求項22記載の規定公称グレ ードの砥粒； を含む研磨物品。 24．メジアン粒径が30μm以下である請求項１記載の規定公称グレード。 25．(a)バインダー；および (b)該バインダーによって該物品内に保持された請求項24記載の規定公称グレ ードの砥粒； を含む研磨物品。 26．微粒子から粗粒までの粒径範囲およびメジアン粒径40.μm以下を有する砥 粒の規定公称グレードであって、該規定公称グレードを有する砥粒の少なくとも １部が、外側表面、外側領域、内側領域、および粒径30μm以下を有する多数の 焼結、結晶性セラミック、アルファ-アルミナベースの砥粒であり、該外側領域 が外側表面に隣接し、該焼結、結晶性セラミック、アルファ-アルミナベースの 砥粒が： (a)アルファ-アルミナ微結晶；および (b)該アルファ-アルミナ微結晶間に分散されたアルミネート小板 を含有し、該外側領域が、内側領域内の小板より大きな平均粒径を有する小板を 含む砥粒の規定公称グレード。 27．該小板がマグネトプランバイト小板であり、該マグネトプランバイトが式 ： ＬnＭＡl₁₁Ｏ₁₉ （式中、Ｌnは、Ｌa³⁺、Ｎd³⁺、Ｃe³⁺、Ｐr³⁺、Ｓm³⁺、Ｇd³⁺およびＥu³⁺から成 る群から選択されるランタン系列稀土類元素であり；ＭはＭg²⁺、Ｍn²⁺、Ｚn²⁺ 、Ｎi²⁺およびＣo²⁺から成る群から選択される二価金属カチオンである） によって表される請求項26記載の規定公称グレード。 28．メジアン粒径が30μm以下である請求項27記載の規定公称グレード。 29．(a)バインダー；および (b)該バインダーによって該物品内に保持された請求項27記載の規定公称グレ ードの砥粒； を含む研磨物品。[Claims]   1. Abrasive with particle size range from fine to coarse and median particle size of 40 μm or less A specified nominal grade of particles, at least an abrasive having the specified nominal grade A number of sintered, crystalline ceramics, one part having an outer surface, an outer region, and an inner region. Mic, an alpha-alumina based abrasive with the outer region adjacent the outer surface And the sintered, crystalline ceramic, alpha-alumina based abrasive grains are:   (a) alpha-alumina microcrystals; and   (b) Aluminate platelets dispersed between the alpha-alumina microcrystals The outer region of which has a larger average particle size than the platelets in the inner region. Specified nominal grade of abrasive grains including.   2. The small plate is a magnetoplumbite small plate, and the magnetoplumbite is a formula. :                               LnMAl₁₁O₁₉ (In the formula, Ln is La³⁺, Nd³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Gd³⁺And Eu³⁺Consisting of Lanthanide series rare earth element selected from the group; M is Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺ , Ni²⁺And Co²⁺A divalent metal cation selected from the group consisting of) The nominal nominal grade of claim 1 represented by:   3. At least 30% by volume of the abrasive grain having the specified nominal grade is the median grain size. The specified nominal grade according to claim 2, which is within 10. μm.   4. At least 50% by volume of the abrasive grain having the specified nominal grade is the median grain size. The specified nominal grade according to claim 2, which is within 5 μm.   5. The abrasive grain having the specified nominal grade has a grain size of 30 μm or less. Listed nominal grade.   6. The abrasive having the specified nominal grade has a particle size of about 1 to about 25 μm. The specified nominal grade described in 2.   7. The abrasive grain having the specified nominal grade has a grain size of 25 μm or less. Listed nominal grade.   8. The abrasive grain having the specified nominal grade has a grain size of 20 μm or less. Listed nominal grade.   9. The abrasive grain having the specified nominal grade has a grain size of 15 μm or less. Listed nominal grade.   Ten. The sintered, polycrystalline ceramic, alpha-alumina-based abrasive grains are Iron, magnesium oxide, manganese oxide, zinc oxide, cerium oxide, cobalt oxide , Titanium oxide, nickel oxide, yttrium oxide, praseodymium oxide, summer oxide Lithium, ytterbium oxide, neodymium oxide, lanthanum oxide, gadolinium oxide , Dysprosium oxide, erbium oxide, europium oxide, silicon dioxide, acid Chromium oxide, calcium oxide, strontium oxide, zirconium oxide, haf oxide The defined nominal grade of claim 2 including Ni, and combinations thereof.   11. An abrasive grain comprising a core and a metal oxide surface coating on the core, the core comprising: Is the sintered, polycrystalline ceramic, alpha-alumina based abrasive. The specified nominal grade described in 2.   12. (a) binder; and   (b) The specified nominal group of claim 2 retained in the abrasive article by said binder. Laed grain; An abrasive article containing.   13. 13. The abrasive article of claim 12, wherein the abrasive article is a grinding wheel product.   14. 13. The abrasive article of claim 12, wherein the abrasive article is a nonwoven abrasive product.   15． (a) a support having a major surface; and   The rule according to claim 2, which is (b) held on the main surface of the support by a binder. Abrasive layer containing nominal grade abrasive grains; A coated abrasive article containing.   16. A contract wherein at least 15% by weight of the abrasive is the alpha-alumina based abrasive. Abrasive grains of the specified nominal grade according to claim 2.   17． A contract wherein at least 30% by weight of the abrasive is the alpha-alumina based abrasive. Abrasive grains of the specified nominal grade according to claim 2.   18． A contract wherein at least 50% by weight of the abrasive is the alpha-alumina based abrasive. Abrasive grains of the specified nominal grade according to claim 2.   19. A contract wherein at least 75% by weight of the abrasive is the alpha-alumina based abrasive. Abrasive grains of the specified nominal grade according to claim 2.   20. The sintering, polycrystalline ceramic, alpha-alumina based abrasive grain is essential The specified nominal grade abrasive grain according to claim 2, which is contained as a component.   twenty one. The other abrasive grains further containing abrasive grains other than the alpha-alumina-based abrasive grains Has an average particle size less than or equal to the average particle size of the alpha-alumina based abrasive. Abrasive grains of the specified nominal grade described in 2.   twenty two. The specified nominal grade according to claim 2, wherein the median particle size is 30 μm or less.   twenty three. (a) binder; and   (b) The specified nominal grain of claim 22 retained in said article by said binder. Abrasive grain of the cord; An abrasive article containing.   twenty four. The specified nominal grade according to claim 1, wherein the median particle size is 30 μm or less.   twenty five. (a) binder; and   (b) The specified nominal grain of claim 24 retained within said article by said binder. Abrasive grain of the cord; An abrasive article containing.   26. Abrasive with particle size range from fine to coarse and median particle size of 40 μm or less A specified nominal grade of particles, at least an abrasive having the specified nominal grade A large number of parts having an outer surface, an outer region, an inner region, and a particle size of 30 μm or less Sintered, crystalline ceramic, alpha-alumina based abrasive grain in the outer region Adjacent to the outer surface of the sintered, crystalline ceramic, alpha-alumina based Abrasive grains are:   (a) alpha-alumina microcrystals; and   (b) Aluminate platelets dispersed between the alpha-alumina microcrystals The outer region of which has a larger average particle size than the platelets in the inner region. Specified nominal grade of abrasive grains including.   27. The small plate is a magnetoplumbite small plate, and the magnetoplumbite is a formula. :                               LnMAl₁₁O₁₉ (In the formula, Ln is La³⁺, Nd³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Gd³⁺And Eu³⁺Consisting of Lanthanide series rare earth element selected from the group; M is Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺ , Ni²⁺And Co²⁺A divalent metal cation selected from the group consisting of) The prescribed nominal grade of claim 26 represented by:   28. 28. The specified nominal grade according to claim 27, having a median particle diameter of 30 μm or less.   29. (a) binder; and   (b) The specified nominal grain of claim 27 retained in said article by said binder. Abrasive grain of the cord; An abrasive article containing.